Concrete Technology ljjdfhgagf .ldkfhgd°nŞ321_ch01_giriş.pdfBetonarme elemanlar içerisindeki çelik donatınındışetkilerden korunmasıiçin paspayıdenilen ince bir beton tabakasınasahiptir

BETON TEKNOLOJİSİ

BÖLÜM 1GİRİŞ

Dr. Mert Yücel YARDIMCI

Advanced Concrete Technology - Zongjun Li 1


Kaynak Kitap Yardımcı Kitap

Ders İçeriği

Advanced Concrete Technology - Zongjun Li3

BÖLÜM 1 : Betona Giriş• Betonun tanımı ve tarihsel gelişimi• Yapısal bir malzeme olarak beton• Betonun karakteristik özellikleri• Beton türler• Beton özelliklerini etkileyen temel faktörler

BÖLÜM 2 : Beton Yapım Malzemeleri• Agregalar• Çimentolu bağlayıcılar• Puzolanik katkılar• Su

BÖLÜM 3 : Taze Beton• Taze betonun işlenebilirliği• Karışım tasarımı• Karışım tasarımı için yöntemler• Beton üretimi• Betonun teslimi• Betonun yerine yerleştirilmesi• Betonun erken yaş özellikleri


Course ContentBÖLÜM 4 : Betonun Yapısı• Nano ölçekte betonun yapısı: C–S–H Yapı• Betonda agrega – matris geçiş bölgesi (ITZ) ve özellikleri• Mikroyapısal mühendislik

BÖLÜM 5 : Sertleşmiş Beton• Sertleşmiş betonun dayanımı• Gerilme – Birim deformasyon ilişkileri ve bünye denklemleri• Boyutsal stabilite (kararlılık) - Rötre ve Sünme• Kalıcılık (Durabilite)

BÖLÜM 6 : Sertleşmiş Beton Testleri ve Kalite Kontrolü(Concrete Technology, A.M. Neville & J.J. Brooks)• Testin kesinliği• Dayanım testleri (Basınç, Yarmada çekme, Eğilme)• Karotlar (Tahribatlı beton dayanımı)• Test çekici• Ultrases geçiş hızı• Dayanımın değişkenliği• Kabul ve uygunluk


Ders İçeriğiBÖLÜM 7 : İleri Çimentolu Kompozitler• Lifli Çimentolu Kompozitler• Yüksek Dayanımlı Beton• Betonda Polimer Kullanımı• Kendiliğinden Yerleşen Beton• Mühendislikçe Tasarlanmış Çimentolu Kompozitler (ECC)• Yüksek Oranda Uçucu Kül İçeren Beton• Yapısal Hafif Beton• Silindirle Sıkıştırılmış Beton (RCC)

Bölüm 1


BETONA GİRİŞ

Beton


Dünyada altyapı ve yapılarda en yaygın olarakkullanılan yapı malzemesi.


Betonun Tarihsel Gelişimi


• Beton insan yapımı olup görünümü kayaçlara benzeyenbir malzemedir.

• Beton kelimesinin İngilizcesi olan “concrete” kelimesiLatince “bir araya getirme” anlamında olan concretuskelimesinden gelir. Beton ise Fransızca kökenlidir.

Beton bir kompozit malzemedir…• Çimento hamuru• Agregalar• Agregalar ile matris arasındaki geçiş

bölgesi

Agrega – çimento hamuru geçiş bölgesi(Interfacial Transition Zone – ITZ)



Kullanılan bağlayıcının türüne göre beton değişik çekillerdesınıflandırılabilir.

BAĞLAYICI BETON TANIMI• Hidrolik olmayan bağlayıcı Hidrolik olmayan bağlayıcılı beton• Hidrolik bağlayıcı Hidrolik bağlayıcılı beton• Asfalt Asfalt betonu• Polimer Polimer betonu

Hidrolik ve hidrolik olmayan bağlayıcılar karıştırılmaları vereaksiyonları için SUYA ihtiyaç duyarlar. Bunlar arasındaki ayırım suiçerisinde dayanım kazanma durumlarına göre yapılır. Hidrolikbağlayıcılar su içerisinde dayanım geliştirirken hidrolik olmayanbağlayıcılar suda dayanım geliştiremezler.



Hidrolik olmayan bağlayıcılı betonlar insanlık tarihindekien eski betonlardır.

Hidrolik olmayan bağlayıcılar Suriye, Mısır, Orta Doğu,Girit, Kıbrıs ve eski Yunan’daki medeniyetlerde M.Ö.6500 yılları kadar eski bir zamanda ilk olarakkullanılmıştır.

Bu zamanda kullanılan hidrolik olmyana bağlayıcı kireçve alçıdır (Romalılar)



Romalılar puzolan, hayvan yağı, süt, hayvan kanı yaptıklarıbetonlarda katkı malzemesi olarak kullanmıştır.

Hayvan yele ve kılları ise yapılan betonların büzülmesindenkaynaklanan çatlakları kontrol altına almak amacıylakullanılmıştır.

Asurlular ve Babilliler kili bağlayıcı malzeme olarakkullanmışlardır.

Betonun Tarihsel Gelişimi - Kireç


Kireç, kireçtaşının aşağıdaki reaksiyonla kalsinasyonu ile elde edilir.

Kalsiyum oksit suyla karıştırıldığında suyla reaksiyona girer ve ortam sıcaklığında sönmüş kireçelde edilir. Bu sırada çok büyük bir ısı açığa çıkar…

Sönmüş kireç suyla karıştırılıp havadan karbondioksit aldığında yenidenkireçtaşına dönüşür…

Betonun Tarihsel Gelişimi - Alçı


Mısırlılar alçı harçlarını yapılarında kullanmışlardır. Alçı saf olmayan alçıtaşının aşağıdaki reaksiyon ile kalsinasyonu ile eldeedilir.

Reaksiyon sonunda yarım mol su içeren alçı yeniden su ile karıştırılırsatekrar 2 mol su içeren alçı taşına dönüşür ve dayanım kazanır.

Mısırlılar alçıyı kirece göre daha fazla kullanmışlardır. Bunun nedenialçının daha düşük sıcaklıklar kullanılarak elde edilmesi olabilir...


Lime mortarGypsum mortar

Betonun Tarihsel Gelişimi - Alçı


Betonun Tarihsel Gelişimi Hidrolik kireç bir takım killi safsızlıklar içeren kireçtaşları kullanılarak Yunan

ve Romalılar tarafından geliştirilmiştir.

Hidrolik kireç elde edebilmek için Yunanlar Santorini adasının volkanikküllerini, Romalılar ise Napoli Körfezinin küllerini kireçle karıştırarakkullanmışlardır.

Bu şekilde volkanik kül içeren hidrolik kireç harçlarının suya karşı dayanıklıolduğu ve suda sertleşebildiği fark edilmiştir.

Böylece hidrolik kireç bağlayıcıları (suya dayanıklı olduğu için) M.Ö. 1.yy’nin ikinci yarısından M.S. 2. yy’a kadar hidrolik yapılarda sıkçakullanılmıştır. Ancak ilginç bir şekilde bağlayıcı malzemlerin kalitesi ortaçağ boyunca sürekli düşmüş ve kirecin kalsinasyonundaki ustalık yokolmuş, silis içeren safsızlıklar karışımlara katılmaz olmuştur. Çok uzun birsüre boyunca yüksek kalitede harçlar yok olmuştur.

Betonun Tarihsel Gelişimi-Modern çimentonun doğuşu-


Smeaton bu iş için değişik kireçler ve puzolanlar içerenkarışımlar hazırladı ve yüksek oranda killi malzemeleriçeren kireçtaşının suya karşı (veya su içerisinde)kullanılacak harçlar için üretilecek hidrolik kireç için en iyiçözüm olduğunu farketmiştir.

1756 yılında İngiliz John Smeaton İngiltere-Cornwallkıyılarında bulunan Eddystone denizfenerinin yenidenyapımı işini aldı.

Smeaton bu iş için İtalya’dan getirilmiş puzolan karıştırılmış hidrolik kireçiçeren bir harç karışımı hazırlamıştır. Bu harç harışımına iri agrega ve kiremittozu karıştırarak bağlayıcı + su + farklı boyutlarda agregalar içeren ve oransalolarak günümüz betonuna çok benzer bir karışım kullanmıştır.

Bu malzeme ile yeniden yapılan Eddystone Denizfeneri yenisi yapılana kadar126 yıl haşin deniz kıyısı koşullarında sorunsuz hizmet vermiştir.


‘Portland çimentosu’ terimi ilk defa Joseph Aspdin tarafından dönerbir fırın içerisinde kireç ve kili bulamaç formunda karıştırıp kalsineedilmesi (karbondioksiti ve suyu uzaklaştıracak kadar sıcaklıktapişirme) yöntemini anlatan ve yapay taş üretimine yönelik birpatentte (British Patent No. 5022 ,1824) anılmıştır.

Tarif edilen yöntemde kalsine edilmiş bilya şeklindeki malzeme(klinler) toz formunda öğütülerek çimento elde edilmiştir.‘Portland’ terimi ise bu çimentodan elde edilen sertleşmişmalzemenin (yapay taşın) renginin İngiltere’deki Portland taşınınrengine benzemesinden kaynaklanmaktadır.

Joseph Aspdin kalsiyum – silikat çimentosunu ilk yapan kişi değildir ancak aldığıpatentte andığı “Portland Çimentosu” terimi nedeniyle bu terimin JosephAspdin ile birlikte anılmaktadır.





19. yy’ın ilk yarısındaki çimento üretimi kullanılan fırın sıcaklıklarınınmodern çimentoların ana bileşenlerinden olan trikalsiyum silikatınoluşması için yeterli olmadığından karma bişenler açısından (C3S)günümüz çimentoları ile aynı değildir.İçerikteki tek silikatlı bileşen daha az reaktif olan dikalsiyum silikattır(C2S).

19.yy’ın sonunda döner fırınların ortaya çıkması çimentonun

dayanım gelişiminde önemli rol oynayan C3S formasyonunun oluşmasıiçin gerekli sıcaklığa uılaşılması ve ayrıca daha homojen ürünüretilmesine yol açmıştır.



Isaac Johnson 1845’de modern Portlandçimentosunun üretimine temel olarak,hammaddeleri klinkerleşme sıcaklığına kadarpişiren ilk kişidir.

Bundan sonra Portland Çimentosu üretimi Avrupa ve KuzeyAmerika’ya büyük bir hızla yayıldı.




Döner Fırın İçi

Döner Fırın


(Millions tons)

http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/cement/mcs-2015-cemen.pdf


Portlan çimentosunun temel kullanıldığı alanbeton yapımıdır.

Portland çimentosu ve agregalardan oluşan normalbeton genellikle ilk nesil beton olarak adlandırılır.Yeni nesil beton ise çelik çubuklarladonatılandırılmış betondur (Betonarme).

Francois Coignet betonarmenin öncüsü olarak kabul edilir.Coignet demir donatılı beton ile ilgili deneylere 1852’de başlamış vebu tekniği bir yapı malzemesi olarak kullanmıştır.



Yapısal bir malzeme olarak betonun 28 günlük basınç dayanımıbetonun ana tasarım parametresi olarak göz önüne alınır…

Betonun basınç dayanımının tasarımdaki temel parametre olarak Kabul edilmesinin nedenleri :

• Yapıda beton genellikle basınç kuvvetlerini karşılamak için kullanılır. • Basınç dayanımının ölçümü diğer parametrelere göre daha kolaydır.• Betonun diğer dayanım özelliklerinin, mikroyapıya da bağlı olarak,

betonun basınç dayanımının bir fonksiyonu olduğu kabul edilir.

1918 yılında Duff Adams betonun basınç dayanımının su/çimentooranı ile ters orantılı olduğunu bulmuştur. Betonda yüksek dayanımw/c (water / cement) düşük tutularak elde edilebilir.


Tam sıkıştırılmış beton

El ile sıkıştırma (şişleme vb.)

Vibrasyon

Yetersiz sıkışmış beton

Su / çimento oranı

Bas

ınç

day

anım

ı

Su / çimento oranı ile dayanım arasındaki ilişki


Betonu belirli bir işlenebilirliği sağlamak için, belirli birmiktarda su gerekmektedir; bundan dolayı w/c oranındayapılacak azaltma, eğer işlenebilirliği geliştirmek için başkaönlemler alınmıyorsa, sınırlıdır. Bu nedenle 1960’lara kadarbetonda yüksek dayanımın elde edilmesi çok sınırlı olmuştur.

O zamanlarda yalnızca 30 Mpa’lık dayanıma sahip bir betonYÜKSEK DAYANIMLI beton olarak anılmıştır.

Günümüzde betonun dayanımının yükselmesinin nedenleri• Su azaltıcı / akışkanlaştırıcı kimyasal katkıların ortaya çıkması• Betona silis dumanı, öğütülmüş yüksek fırın cürufu, uçucu

kül gibi mineral katkıların katılması.


Su azaltıcı kimyasal katkı betonun çok düşük su/çimentooranlarında bile iyi bir işlenebilirliğe sahip olmasına yardımcı olur.

Mineral katkılar betonun mikroyapısını çimentonun hidratasyonürünlerinden olan kalsiyum hidroksit ile reaksiyona girerek geliştirenmineral partiküllerdir.


1972’de dünyanın ilk 52-Mpa’lık dayanıma sahip betonuChicago’da 52 katlı Mid-Continental Plaza için üretilmiştir.

1972’de ayrıca 62-Mpa’lık betonChicago’da 74 katlı olan ve zamanınen uzun binası olan Water TowerPlace için üretilmiştir.

1980’lerde beton endüstrisi 95Mpa’lık betonu Chicago’da 225West Whacker Drive binası içinüretebilmiştir.


130 Mpa’lık basınç dayanımı 220 m yükseklikte 58 katlıthe Union Plaza Seattle, Washington’da üretilmiştir.

1980’lerden sonra üretilen betonlar içeriklerinde yetermiktarda mineral katkı (uçucu kül, öğütülmüş yüksek fırıncürufu ve silis dumanı gibi mineral katkılar ve daha başkakimyasal katkılar içerdiklerinden dolayı bu betonlarınhidratasyon mekanizması, hidratasyon ürünleri ve diğermikroyapısal özellikleri katkısız betona göre oldukçafarklıdır.


Betonun basınç dayanımı betonun mikroyapısını dahayoğun hale getiren ince mineral katkıların kullanımı ileartmaya başlamıştır.

Parçacık boyutu (nm)

Özgül yüzey alanı


Betonda iki devrimsel gelişme:• Kendiliğinden Yerleşen Beton (KYB)• Ultra Yüksek Performanslı Beton (UYPB)


Geleneksel sıkıştırılan beton yoğun donatılı kesitlerdedonatılar arasından düşük akıcılığından dolayı zorluklaakabilir ve beton bu nedenle boşluklu ve düşükkalitede olur.Bazı hallerde boşluklar çok fazladır ve kalıplarsöküldükten hemen sonra donatılar havayla hementemas eder ve korozyon hızlanır.

Bu sorunu çözmek üzere Prof. Okamura ve ekibi çokakıcı kıvamlı karışımlar üzerinde çalışmış ve yüksekoranda su azaltıcı süperakışkanlaştırıcı kimyasalkatkıların da desteği ile akıcı kıvamdaki betongeliştirilmiştir. İlk başta ekip geliştirdikleri bu betona“yüksek performanslı beton” adını vermiştir. Dahasonra yüksek performanslı beton akıcı kıvamdaolmayan ancak yüksek kalitede başka tür betonları dakapsadığından dolayı betona KYB adını vermişlerdir.

KYB 1980’lerin sonunda Japonya’da Prof. Okamura

ve öğrencileri tarafından geliştirilmiştir.


Kendiliğinden Yerleşen Beton (KYB) kalıba hiçbir titreşimenerjisi verilmeden (vibrasyon uygulanmadan) kendi kendineyerleşerek sıkışan bir tür yüksek performanslı betondur.

KYB

Geleneksel olaraksıkıştırılan beton


1990’larda basınç dayanımı 200 MPa’dan fazla olan yeniş bir tür betongeliştirilmiştir.Bu yeni türdeki beton yüksek oranda silis dumanının kullanılması ilegeliştirilmiştir. Başlangıçta bu betona “reaktif pudra betonu (RPB)” adıverilmiş ancak sonradan ultra-yüksek-dayanımlı (performanslı) beton(UYPB) denilmiştir. Yüksek sıcaklık ve basınç altında ısıl işlem uygulamasıile 800 Mpa’ı aşan dayanımlar rapor edilmiştir.

UYPB çok yüksek dayanımlı ancak çokgevrek bir betondur. O nedenle UYPB’delif kullanılması bir zorunluluktur.İnce çelik lif eklenmiş UYPB’lerin eğilmedayanımı 50 MPa civarında olabilir!

Ultra Yüksek Performanslı Beton (UYPB)

Şekilde görülen kesitlerin eğilme yükütaşıma kapasiteleri aynıdır…

RPC Ürünleri

38İSTON İstanbul Concrete Elements and Ready Mixed Concrete Facroties Corporation


Betonun evriminde su/çimento oranı – basınç dayanımı ilişkisi

Su/çimento oranı

Bas

ınç

day

anım

ı(M

Pa)

Süperakışkanlaştırıcılar ve çok ince mineral katkılar sayesinde (özellikle silis dumanı)

Betonun Genel Özellikleri


Portland Çimentosu

Su (& katkılar) ÇİMENTO HAMURU

İnce agrega (kum) HARÇ

İri Agrega (çakıl) BETON

Betonun Avantajları


• Ekonomiktir• Normal sıcaklıklarda sertleşir (Yüksek sıcaklık gerekmez) • Dökülebilir• Enerji etkindir (Yapı çeliğine göre)• Suya dayanıklıdır• Yüksek sıcaklık direnci vardır• Üretiminde atık malzemeler kullanılabilir• Yapı çeliği ile uyumludur (birlikte çalışabilir)• Az bakım gerektirir

Ekonomik


Beton dünyada mevcut ve yüksek miktarda kullanıma uygun enucuz yapı malzemesidir.

Betonun üretim maliyeti diğer yapı malzemelerine kıyasla çokucuzdur.Betonun üç ana bileşeni çimento, su ve agreagalardır. Çelik, plastikve polimerlerle kıyaslandığında bu malzemeler dünyadaki herseviyedeki ekonomide bolca bulunur. Bu durum beton malzemesininyerel pazarlarda (hemen hemen her yerde) ucuza üretilmesineolanak sağlar ve böylece diğer malzemelerin fiyatında önemli yertutan taşıma maliyetinden tasarruf sağlanır.

Normal çevresel sıcaklıklarda sertleşme


Çimento düşük sıcaklıklarda bağ yapabilen inorganik birmalzeme olduğundan ve reaksiyonları oda sıcaklığındagerçekleşebildiğinden dolayı beton dayanımını normalçevresel sıcaklıklarda geliştirebilir.

Çelik gibi malzemelerde gereken çok yüksek sıcaklıklar bağyapması veya dayanım geliştirmesi için gerekli değildir.

Dökülebilme özelliği


Taze beton akıcı plastik kıvamdadır ve bundan dolayıistenilen şekil ve forma girebilir. Beton değişik mimari formasahip kalıplara dökülebilir ve bu şekli alabilir.

Enerji etkin


Çelik üretimi ile karşılaştırıldığında betonun üretilmesi içingereken enerji çok düşüktür. Normal betonu üretmek içingerekli olan enerji 450–750 kWh/ton olup donatılı betonüretmek için gereken enerji ise 800–3200 kWh/ton’dur.Yapısal çelik üretmek için gereken enerji ise 8000 kWh/ton‘dan daha fazladır.

Yüksek sıcaklık direnci


Beton ısıyı çok yavaş iletir ve çevreden bir miktar ısıyı bünyesinde depolayabilir.Ayrıca agregaları birbirine bağlayan çimento hamurunun yapısını oluşturankalsiyum-silikat-hidratlar (C-S-H) 910oC’ye kadar tamamen parçalanmaz. Bundandolayı beton malzeme yangın gibi yüksek sıcaklıklara ahşap ve çeliğe göre çokdayanıklı bir malzemedir. Bir yangın durumunda bile beton yapılar 2–6 saat kadaryıkılmadan ayakta kalıp insanların kaçışına olanak sağlar. Bu nedenle beton çelikyapılarda bile çelik elemanları yangın etkisinden koruyacak koruyucu kılıf olarak dakullanılır.

Üretiminde atık malzemeler kullanılabilir


Endüstrinin gelişmesi ile birlikte, her geçen gün daha fazla atık bir çok çevresel zararlabirlikte ortaya çıkmaktadır. Bu problem çözmek için, bu atıkların kullanılacağı yerleraranmaya başlanmıştır.

Uçucu kül, yüksek fırın cürufu (YFC), atık cam parçacıkları ve eski araç lastiklerden eldeedilen kırpıntılar betonda kullanılarak geri dönüştürülebilir.

Atık malzemelerin betonda kullanımı ile sadece çevresel bir yarar sağlanmış olmakla kalmazaynı zamanda bu atık malzemeler betonun bazı özelliklerini de geliştirir.

Dünyada yıllık beton üretimi çok yüksek olduğundan, atık malzemelerin betondakullanımıyla ilgili teknikler geliştirildikçe kullanıma uygun atıkların tamamını kullanmakmümkündür.

Yapı çeliği ile uyumluluk


Beton ve çeliğin ısıl genleşmekatsayıları birbirlerine yakındır (çelik1.2 × 10−5; beton 1.0–1.5 × 10−5).Beton yapısındaki alkaliler ve kalsiyumhidroksitin varlığı nedeniyle çeliğe iyibir koruma ortamı sağlar (normalkoşullarda).Bundan dolayı beton içerisindeki çelikçubuklar çekme gerilmelerinikarşılarken beton ise yüksek alkaliortamı nedeniyle (pH 13.5 civarında)çelik çubuk üzerinde çeliğikorozyondan koruyan bir pasif tabakaoluşturarak çelik çubuğu korozyondan;ayrıca diğer zararlılardan korur.

Betonun sınırları (dezavantajları)


• Yarı-gevrek hasar mekanizması• Düşük çekme mukavemeti• Düşük tokluk (süneklik)• Düşük dayanım/yoğunluk oranı• Kalıp gerektirmesi• Uzun kür süresi• Çatlak hassasiyeti

Beton yarı-gevrek bir malzemedir


Strain

Stre

ss

Beton düşük kırılma tokluğuna sahip yarı gevrek bir malzemedir!

Gevrek ve yarı-gevrek malzemeler büyükdeformasyonlar yaparak önceden habervermeden ani olarak kırılırlar.Yapısal dizaynda yapısal elemanlar sünekolarak tasarlanmalıdır !

StrainSt

ress

Strain

Stre

ssStrain

Stre

ss

Düşük çekme dayanımı


Beton basınç ve çekme yükleri altında farklıdayanımlara sahip bir malzemedir.

Normal dayanımlı betonun çekme dayanımı basınçdayanımının yaklaşık 1/10’u kadardır ve bu oran yüksekdayanımlı betonda daha da düşüktür.

Betonun çekme dayanımını geliştirmek için bazı lif türleri vepolimer katkılı betonlar geliştirilmiştir.

Düşük tokluk (süneklik)


Tokluk genel olarak malzemenin enerji yutma kapasitesiolarak tarif edilir. Tokluk yük – deplasman eğrilerinin altındakalan alan olarak göz önüne alınabilir.

Betonun tokluğu çeliğin 1/50 – 1/100’ü kadardır.Betona çeşitli özelliklerde lif eklemek betonun tokluğunugeliştirmek için en iyi yol olarak kabul edilir...

Düşük dayanım/yoğunluk oranı


Düşük özgül dayanım (dayanım/yoğunluk oranı): S420çeliğinin özgül dayanımı (4200/0,00785) 535 civarında ikennormal betonun (200/0,002500) özgül dayanımı 80civarındadır.

Betonun özgül dayanımını arttırmak için iki yol vardır:• Yoğunluğunu azaltmak.• Dayanımını arttırmak.

Hafif betonlar ve yüksek dayanımlı betonlar bu ihtiyacacevap verir.

Kalıp gerektirmesi


Taze beton plastik kıvamdadır ve formunu koruması ve kendiağırlığının taşınması için kalıba ihtiyaç duyar. Kalıplar çelik veya ahşap malzemeden yapılmış olabilir. Kalıptasarlanmasındaki süreçler, kurulumunun zaman ve işçilikgerektirmesi nedeniyle pahalıdır.

55Önüretimli (prefabrik) beton

https://www.youtube.com/watch?v=EB8noJ4_AJI (Kayar kalıp)

https://www.youtube.com/watch?v=5vD62cZN4LE Tünel kalıp sistemi

Kalıp etkinliğinin arttırılmasıiçin önüretimli betonteknikleri, kayar kalıp vetünel kalıp sistemlerigeliştirilmiştir.

https://www.youtube.com/watch?v=EB8noJ4_AJI

https://www.youtube.com/watch?v=5vD62cZN4LE

Uzun kür süresi


Betonun kürü taze betona dökümünden sonra bakım yapılmasınıngenel adıdır. Betona kür yapılmasındaki temel amaç betonun(çimentonun) hidratasyon süreci boyunca uygun sıcaklık ve nemkoşullarında tutulmasıdır.

Betonda uygun kür betonun boşluk yapısını (mikroyapısını),dayanımını ve hacimsel kararlılığını geliştirir.Betonun dayanım açısından sınıflandırılmasında 28 günlük dayanımesas alınır.Bundan dolayı betonun hedef dayanımını geliştirebilmesi için normalçevresel sıcaklıklar altında bir aya yakın bir zaman geçmesi gereklidir.

Betonun dayanımını kısa sürede kazanması için hızlandırılmış küryöntemleri (örneğin buhar kürü) uygulanabilir.

Çatlak hassasiyeti


Betonarme elemanlar içerisindeki çelik donatının dış etkilerdenkorunması için paspayı denilen ince bir beton tabakasına sahiptir.Paspayı tabakası betonun düşük çekme dayanımı nedeniylekolaylıkla çatlar. Bu çatlama sorununu çözmek için öngermesistemleri geliştirilmiştir.

Birçok betonarme eleman servis yükleri altında bile çekmeyüzlerinde mevcut çatlaklara sahiptir.

BETON SINIFLANDIRILMASI


Betonun sınıflandırılması şu parametreleregöre yapılır:

Birim ağırlıkBasınç dayanımıÜretimlerinde kullanılan katkılar

Birim ağırlığa göre sınıflandırma


Sınıflandırma Birim ağırlık (kg/m3)

Ultra hafif beton < 1200

Hafif beton 1200 - 1800

Normal ağırlıkta beton ~ 2400

Ağır beton > 3200

Basınç dayanımına göre


Sınıflandırma Basınç dayanımı (MPa)

Düşük dayanımlı beton (Yapısal olmayan beton) < 20

Normal dayanımlı beton 20 – 50

Yüksek dayanımlı beton 50 – 150

Ultra-yüksek mukavemetli beton > 150

Kullanılan katkılara göre


Sınıflandırma Katkı türü

Makro kusurlarından arındırılmış beton(MDF: Macro-defect free)

Polimerler

Lif donatılı beton Değişik türde lifler(Çelik, polipropilen vb.)

Mikro partiküllerle yopunlaştırılmış beton(DSP: Densified with small particles)

Yüksek oranda silisdumanı kullanımı

Polimer katkılı beton Polimerler

BETON ÖZELLİKLERİNİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER


• Su/çimento oranı (su/bağlayıcı oranı)• Sıkıştırma derecesi• Çimento miktarı• Agrega özellikleri• Kullanılan katkılar• Bakım (kür)

Su/çimento (su/bağlayıcı) oranı


Günümüz betonunda su/çimento (w/c) oranı sıklıkla su/bağlayıcı (w/b)veya su/toz (w/p) oranı ile anılır. Bunun nedeni günümüzün modernbetonunda çoğu kez bağlayıcı olarakçimento yanında puzolanşk tozmalzemelerin de kullanılmasıdır.

Betonun w/c oranı (veya w/p veya w/b) başta betonun basınç dayanımı,geçirimlilik ve iletkenliğini etkileyen en önemli parametre olarak Kabuledilir.

Düşük su/bağlayıcı oranları daima daha mukavemetli ve dahadurabilitesi yükske beton elde edilmesine neden olur.


Su/çimento oranının betonun basınç dayanımı üzerindekietkisi 1900’lü yıllardan beri bilinmektedir. Abrams’ıngeliştirdiği su/çimento oranı ile betonun basınç dayanımıarasındaki ilişki (Abrams, 1927) şu şekildedir.

Bu ifadede fc betonun basınç dayanımı, A ampirik bir katsayı (genellikle 97 MPa),B çimento özelliklerine göre değişen bir katsayı (normal Portland Çimentosu için 4).

Yüksek w/c oranları daha düşük basınç dayanımını ifade eder.



Tam sıkıştırılmış beton

El ile sıkıştırma (şişleme vb.)

Vibrasyon

Yetersiz sıkışmış beton

Su / çimento oranı

Bas

ınç

day

anım

ı

Su / çimento oranı ile dayanım arasındaki ilişki


Çimento miktarı


Su ile çimento karıştırıldığında çimento hamuru elde edilir.

Çimento hamurunun beton içerisindeki fonksiyonu:

• Bağlayıcı, • Sarıcı (kaplayıcı), • Kaydırıcı (akmayı kolaylaştırıcı).

Beton içerisindeki katı parçacıklar ve elemanlar (agregalar, lifler, çelikdonatılar vb.) çimento hamuru ile sarılırlar (sarılmış olmalıdırlar). Buelemanların çimento hamuru ile tamamen sarılması ve çimentohamurunun zamanla sertleşerek dayanım kazanması sayesinde betonbir bütün eleman haline gelir.

Çimento miktarı


Çimento hamurunun betondaki katı parçacıkları sarması için gerekenmiktardan fazlası bu katı parçacıkların betonla birlikte hareketindeyağlayıcı – kaydırıcı olarak görev yapar ve betonun böylece betonunişlenebilirliği gelişir.

Çimento miktarından etkilenen beton özellikleri• Taze halde betonun işlenebilirliği• Hidratasyon ısısı (hidratasyonun erken aşamalarında ortaya çıkan ısı) • Betonun sertleşmiş haldeki hacim stabilitesi (kararlılığı).

Beton türüne göre beklenen çimento miktarlarıKütle betonlarında 160–200 kg/m3, Normal dayanımlı betonlarda < 400 kg/m3, Yüksek dayanımlı betonlarda 400–600 kg/m3.

Agregalar


• Maksimum agrega tane boyutu• Agrega tane boyut dağılımı (gradasyon)• Agrega şekli ve yüzey özellikleri• İnce/iri agrega oranı• Agrega/çimento (bağlayıcı) oranı

Maksimum agrega tane boyutu


Maksimum iri agrega tane boyutu betonda gereken çimentohamuru miktarını etkiler.

Aynı hacimdeki agrega fraksiyonu için, maksimum agregaboyutunun arttırılması toplam agrega yüzey alanının azalmasınabağlı olarak, agregaların tamamen sarılması için gereken çimentohamuru miktarını azaltacaktır.

Eğer karışımdaki çimento, su ve toplam agrega hacmi sabittutulursa, maksimum agrega tane boyutu daha yüksek olankarışımda betonun akıcılığını sağlamak için gerekli daha fazlaçimento hamuru kaydırıcı olarak mevcut olacak ve betonunişlenebilirliği gelişecektir.



Normal dayanımlı beton tasarımları için, aynı w/c oranı veçimento miktarı için, maksimum agrega tane boyutuarttıkça, betonun daha işlenebilir olması beklenir.İşlenebilirliğin sabit tutulması halinde, maksimumagrega tane boyutunun arttırılması ile daha yüksekbasınç dayanımının elde edilmesi beklenir.

Agrega tane boyutunun arttırılması ile oluşabilecek bazı

olumsuzluklar:• Büyük boyutlu agrega ile üretilen betonlarda homojen olmayan

görüntü.• Büyük boyutlu agregalar betonda taşınım özellikleri ve dayanımı

etkileyen büyük bir ara yüzeye sahiptir.



Genel olarak, betonda agrega tane boyutu ekonomik olarak mevcut veyapının boyutları ile uyumlu olacak şekilde mümkün olduğunca büyükseçilmelidir.

Maksimum agrega boyutu seçilirken yapısal elemanın boyutları vebetonarme donatısının aralıkları öncelikle göz önüne alınmalıdır.

Maksimum agrega tane boyutu aşağıdakilerden büyük olamaz (TS 500)• Kalıbın en küçük boyutunun 1/5’inden,• Döşeme kalınlığının 1/3’ünden,• Elemandaki iki donatı çubuğu arasındaki net mesafenin 3/4’ünden,• Paspayı (beton örtüsü) kalınlığından.

Agrega tane boyut dağılımı (gradasyon)


Gradasyon kelimesi agregaları tane boyut bağılımınıifade eder.

Agrega gradasyonu çimento hamuru ile doldurulacakagregalar arası boşluk miktarını etkiler.

İyi ayarlanmış tane boyut dağılımına sahipbetonlarda boşluklar en aza indirilebildiği için gerekliolan çimento hamuru miktarı da az olacaktır. Böyleceen az çimento miktarı ile kaliteli beton üretilebilir.



Sürekli gradasyona sahip agregalar için kabul edilebilir tane boyut dağılımı bölgeleri (CEB-FIB MC-90)

Sürekli gradasyona sahip agrega : En inceden en iriye kadar tüm parçacıkları içeren agrega.3. ve 4. bölge kabul edilebilir bölgelerdir ve 3. bölge tercih edilir.1. bölgeye düşen agrega gradasyonuna sahip bir beton aşırı dişli olup işlenmesi zor vekanamaya meyilli bir beton olacaktır. 5. bölgede ise betonun su ihtiyacı ve belirli bir dayanımaulaşmak için gerekli çimento miktarı fazla olacaktır



Kesikli gradasyona sahip agrega bir veya birkaç tane boyut aralığının olmadığı agregalardır.

Kesikli gradasyona sahip agregalar için, U ve C eğrileri arasına düşen gradasyonlar uygun kabuledilebilir.

0.6 mm’lik elekten geçen yüzde

Bas

ınç

day

anım

ı(M

Pa)

%35 kum

%40 kum

%45 kum



Betonun basınç dayanımına kum tane boyut dağılımı ve miktarının etkisi

Agrega şekil ve yüzey yapısı


Agregaların şekil ve yüzey yapısı betonun işlenebilirliğini, çimentohamuru ile aderansını, and basınç dayanımını önemli derecedeetkiler.

Çimento miktarı ve su/çimento oranı aynı kalmak koşulu ile, Köşeli şekle ve pürüzlü yüzeye sahip agregalarla üretilen betonlarınişlenebilirliği düşük ancak çimento hamuru ile aderansları vemekanik özellikleri yuvarlak şekilli ve düz yüzeyli agregalarlaüretilen betona göre daha iyidir.

Daha yuvarlak şekilli ve düz yüzeyli agregalarla üretilen betonlarınişlenebilirliği daha iyi mekanik özellikleri ise daha düşüktür.


Yuvarlak şekil – düz yüzey Köşeli şekil – pürüzlü yüzey

Dere çakılı ile üretilen beton kesiti Kırma agrega ile üretilen beton enkesiti

İnce/iri agrega oranı


İnce/iri agrega oranı betonun kompasitesini (doluluğunu) etkiler.

İnce/iri agrega oranının aynı zamanda betonun işlenebilirliği üzerindeönemli bir etkisi vardır.

İnce/iri agrega oranının arttırılması betonun kohezyonunu arttırır ancakkıvamını düşürür.

Agrega fazının ince/iri agrega oranının arttırılması çimento hamuru iletamamen sarılması gereken agrega özgül yüzey alanını arttırır. Eğerkarışımda yeterli miktarda çimento hamuru yoksa, ince/iri agregaoranının arttırılması ile basınç dayanımı net bir şekilde düşecektir.

Agrega/bağlayıcı oranı


Agrega/çimento (bağlayıcı) oranının etkisi olduğu beton özellikleri

• Betonun maliyeti,• İşlenebilirlik, • Mekanik özellikler, • Boyutsal kararlılık.

Agregalar ve çimento arasındaki büyük fiyat farkı (20 TL/ton - 150 TL/ton) nedeniyleBetonun agrega / çimento oranı beton maliyetini önemli ölçüde etkiler.

Bir karışımda agrega / çimento oranının arttırılması artan agregaların sarılması gerekençimento hamuru ihtiyacındaki artış nedeniyle işlenebilirliği düşürecektir.

Eğer iyi sıkıştırılma şartları sağlanırsa, agrega / çimento oranının arttırılması ilebetonun elastisite modülünde ve basınç dayanımında artış beklenir..

Agrega / çimento oranının arttırılması ile betonun boyutsal kararlılığında artış olacaktır(daha az sünme ve rötre).

Documents

Concrete Technology ljjdfhgagf .ldkfhgd°nŞ321_ch01_giriş.pdfBetonarme elemanlar içerisindeki çelik donatınındışetkilerden korunmasıiçin paspayıdenilen ince bir beton tabakasınasahiptir