İNCE AGREGA TANE BOYU DAĞILIMININ ÇİMENTOLU · PDF file1. Agregası önceden yerleştirilen beton 2. Ağır beton 3. Akıllı (kendini algılayan) beton 4. Baskı beton 5. Çimento

İNCE AGREGA TANE BOYU DAĞILIMININ ÇİMENTOLU SİSTEMLER ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ

Prof. Dr. İsmail Özgür YAMAN

SUNUM İÇERİĞİ

• Çimentolu Sistemler / Beton

• Betonun Yapısı ve Özellikleri

• Agrega Özellikleri

• Beton Özelliklerine Etkileri

Çimento

Kum (İnce Agrega)

Çakıl (İri Agrega)

Su

Katkı Maddeleri

• Kimyasal

• Mineral

Lifler

• Çelik

• Sentetik (%7-1

5) (%14-18)

(%0.5

-8) (%24-28) (%30-50)

Hacim olarak

BETON / ÇİMENTOLU SİSTEM

1. Agregası önceden yerleştirilen beton

2. Ağır beton

3. Akıllı (kendini algılayan) beton

4. Baskı beton5. Çimento bulamacı emdirilmiş lifli beton (SIFCON)6. Erken yüksek dayanımlı beton7. Esnek beton (ECC)8. Geçirimli beton

ÖZEL BETONLAR


2. Ağır beton



ÖZEL BETONLAR

9. Hafif beton

10. Kendiliğinden yerleşen beton

11. Kendini iyileştiren beton

12. Kendini temizleyen beton

13. Kontrollü düşük dayanımlı beton

14. Köpük beton

15. Kütle betonu16. Lifli beton


2. Ağır beton



9. Hafif beton

10. Kendiliğinden yerleşen beton

11. Kendini iyileştiren beton

12. Kendini temizleyen beton

13. Kontrollü düşük dayanımlı beton

14. Köpük beton

15. Kütle betonu16. Lifli beton

ÖZEL BETONLAR

17. Polimer beton18. Püskürtme betonu19. Reaktif pudra betonu20. Sıfır slamp beton21. Silindirle sıkıştırılmış beton22. Şeffaf beton23. Vakumlu beton24. Yüksek dayanımlı beton25. Yüksek performanslı beton

26. Yapı Kimyasalları

Sıvalar

Kendiğinden Yerleşen Şaplar

Derz Dolguları

Tıkaç Harçları

...

BETON / ÇİMENTOLU SİSTEM ?

-2

8

18

28

38

48

58

68

1,E-06 1,E-05 1,E-04 1,E-03 1,E-02 1,E-01 1,E+00 1,E+01 1,E+02

Boyut (m)

1m - 90mÇimento tanecikleri

İnce agrega tanecikleri< 63m - 5 mm

İri agrega tanecikleri5mm - 25 mm

Beton

? cm - ? m

BETON VE BİLEŞENLERİ

-2

8

18

28

38

48

58

68

1,E-06 1,E-05 1,E-04 1,E-03 1,E-02 1,E-01 1,E+00 1,E+01 1,E+02

Boyut (m)




Beton

? cm - ? m


-2

8

18

28

38

48

58

68

1,E-06 1,E-05 1,E-04 1,E-03 1,E-02 1,E-01 1,E+00 1,E+01 1,E+02

Boyut (m)




Beton

? cm - ? m


-2

8

18

28

38

48

58

68

1,E-06 1,E-05 1,E-04 1,E-03 1,E-02 1,E-01 1,E+00 1,E+01 1,E+02

Boyut (m)




Beton

? cm - ? m


-2

8

18

28

38

48

58

68

1,E-06 1,E-05 1,E-04 1,E-03 1,E-02 1,E-01 1,E+00 1,E+01 1,E+02

Boyut (m)




Beton

? cm - ? m

EN BÜYÜK DAĞILIM


NEDEN AGREGA KULLANIYORUZ?

EKONOMİ SAĞLAR


EKONOMİ SAĞLAR

Listede ilk sırada mı olmalı?

Betonun birçok özelliği agregalar tarafından

etkileniyor!


Beton içerisindeki agrega hacmi (%)

Gö

rec

eli k

uru

ma

bü

zü

lme

si Hamur

Betona

Boyut

Kararlılığı

Sağlar


Betonun

• Boyut kararlılığı

• İşlenebilirlik özellikleri

• Aşınma dayanımı

• Basınç dayanımı ve elastiklik modülü

• Sünme özellikleri

• Dayanıklılığı

• Ekonomikliği ....

agregalar tarafından önemli oranda etkilenir.


Çimento + Su

Çimento Hamuru

SERTLEŞMİŞ BETON

Çimento + Su + Kum

Çimento Harcı

Çimento Hamuru

SERTLEŞMİŞ BETON

Çimento + Su + Kum + Çakıl

Çimento Harcı

Çimento Hamuru

BETON

Kompozit

Malzeme

SERTLEŞMİŞ BETON

MakroyapıMezoyapı

Mikroyapı

SERTLEŞMİŞ BETONUN YAPISI

Makroyapı

Agrega + Harç

fazlarından oluşan

heterojen kompozit bir yapı


Mezoyapı

Kum + Hamur

fazlarından oluşan



Mikroyapı

Hidratasyon ürünlerinden

(C-S-H, CH, AFt, Afm, ...)

oluşan




Agrega

+

Harç

+

ArayüzeyAGREGA

Arayüzey

~ <50 mMikroyapı

Makroyapı MikroyapıMezoyapı

SERTLEŞMİŞ BETONUN ÖZELLİKLERİ


TAZE BETON

İŞLENEBİLİRLİK : Taze betonun, ayrışma göstermeden,

kolayca karışabilir, taşınabilir, yerleştirilebilir, sıkıştırılabilir

ve yüzeyinin düzeltilebilir olması.

TAZE BETON

İŞLENEBİLİRLİK : Taze betonun, ayrışma göstermeden,

kolayca karışabilir, taşınabilir, yerleştirilebilir, sıkıştırılabilir

ve yüzeyinin düzeltilebilir olması.

KIVAM İşlenebilirlik hakkında fikir verir.

TAZE BETON

KIVAM

Deneyi Ekipmanı

Düşük

KIVAM

Yüksek

KIVAM

TAZE BETON

KIVAM

Deneyi Ekipmanı

Düşük

KIVAM

Yüksek

KIVAM

YETERLİ Mİ?

TAZE BETON YAPISI

TAZE BETON: Heterojen bir karışım, süspansiyon.

Katı bir malzemenin (agrega parçacıkları) kolloidal viskoz

bir çözeltinin (çimento hamuru) içerisinde yüzdüğü bir

süspansiyon.

SU KUM SÜSPANSİYON

TAZE BETON YAPISI

Gerçek çözelti Kolloidal çözelti Süspansiyon

Parçacık

boyutları (D)

< 10-7 cm

10-7 cm < (D) < 10-5 cm (D) > 10-5 cm

TAZE BETON YAPISI

Gerçek çözelti Kolloidal çözelti Süspansiyon

Parçacık

boyutları (D)

< 10-7 cm

10-7 cm < (D) < 10-5 cm (D) > 10-5 cm

HARÇ,

BETONHAMUR,

HARÇ

TAZE BETON YAPISI

VİSKOZİTE (h): Akışkanların akmaya karşı gösterdiği direnç.

Kayma hızı

h1

Kayma yükü

TAZE BETON YAPISI


Kayma hızı

h1

Kayma yükü h1 - Yüksek h2 - Düşük

TAZE BETON YAPISI


Kayma hızı

h1

Kayma yükü h1 - Yüksek h2 - Düşük

Su, h2

Bal, h1

TAZE BETON YAPISI (REOLOJİ)


g

t


g

t

t

ሶ𝛾

Kayma eşiği, t0

: Plastik

viskozite1


g

t

t

Kayma eşiği, t0

: Plastik

viskozite1

• Agrega yüzey özellikleri

• Agrega taneleri arasındaki sürtünme/kenetlenme

• Harcın viskozitesi

ሶ𝛾

TAZE BETON YAPISI (REOMETRE)

HARÇ


HARÇBETON


HARÇBETON

• Fiziksel

(Porozite, su emme kapasitesi, nem muhtevası, özgül ağırlığı, tane şekli, yüzey dokusu, tane boyut dağılımı...)

• Mekanik

(Dayanım, elastiklik modülü, sertlik...)

• Kimyasal ve dayanıklılık

(Donma/çözülme dayanımı, alkali agrega reaksiyonları...)

AGREGA ÖZELLİKLERİ

• Fiziksel


• Mekanik





• Fiziksel


• Mekanik





• Fiziksel


• Mekanik





• Küreselliği

• Yuvarlaklığı

• Biçimi


TANE ŞEKLİ

Kısa Kenar / Orta Kenar

Ort

a K

en

ar

/ U

zu

n K

en

ar

• Küreselliği

• Yuvarlaklığı

• Biçimi


TANE ŞEKLİ

Kü

resellik

Yuvarlaklık

Kü

rese

llik

Dü

şü

k

Y

üksek

Yuvarlaklık

Çok

Köşeli

Çok

Yuvarlak


TANE ŞEKLİ

• Küreselliği

• Yuvarlaklığı

• Biçimi

Biçimi

Yu

va

rla

klık


TANE ŞEKLİ

• Küreselliği

• Yuvarlaklığı

• Biçimi

Biçimi

Yu

varl

aklık


TANE ŞEKLİ VE YÜZEY DOKUSU

• Küreselliği

• Yuvarlaklığı

• Biçimi

Pürüzlü yüzey



Dmax = 25 mm

• Küresel ve yuvarlak agregalar birbirleri üzerinden kayabilir. Yassı

ve köşeli agregalar kaymayı engeller ve işlenebilirliği düşürür

(hamur ihtiyacını artırır).


BETON ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ

• Yassı ve köşeli agregalar, yığının birim hacim ağırlığını düşürür

(birim hacimde daha fazla boşluk).

~%33 boşluk ~%45 boşluk

Dmax = 25 mm



Su ihtiyacı

170-180 l/m3

İnce

Agrega



Su ihtiyacı

170-180 l/m3

Su ihtiyacı

200-205 l/m3

İnce

Agrega



Su ihtiyacı

170-180 l/m3

Su ihtiyacı

200-205 l/m3

İnce

Agrega



Su ihtiyacı

220-225 l/m3

Su ihtiyacı

180-185 l/m3



İnce

Agrega

Su ihtiyacı

180-185 l/m3



Su ihtiyacı

220-230 l/m3

İnce

Agrega


TANE BOYUT DAĞILIMI

Yanlız iri

agregaYanlız ince

agrega



Yanlız iri

agregaYanlız ince

agrega



Yanlız iri

agregaYanlız ince

agrega



Yanlız iri

agregaYanlız ince

agregaİri + ince

karışım



Yanlız iri

agregaYanlız ince

agregaİri + ince

karışım

Karışımın

boşluk

miktarı az

Boşluk miktarı ~ Agrega yüzey alanı



Tane Boyut

Aralığı

Göreceli

Yüzey Alanı

75 – 40 mm 0.5

40 – 20 mm 1

20 – 10 mm 2

10 – 5 mm 4

5 – 2.5 mm 8

2.5 – 1.2 mm 16

1.2 mm – 600 m 32

600 – 300 m 64

300 – 150 m 128

< 150 m 256 +


• Agrega şekil ve yüzey özellikleri

unutulmamalı !



Tane Boyut

Aralığı

Göreceli

Yüzey Alanı

75 – 40 mm 0.5

40 – 20 mm 1

20 – 10 mm 2

10 – 5 mm 4

5 – 2.5 mm 8

2.5 – 1.2 mm 16

1.2 mm – 600 m 32

600 – 300 m 64

300 – 150 m 128

< 150 m 256 +



unutulmamalı !

• İnce agrega yüzey alanı çok fazla !



Tane Boyut

Aralığı

Göreceli

Yüzey Alanı

75 – 40 mm 0.5

40 – 20 mm 1

20 – 10 mm 2

10 – 5 mm 4

5 – 2.5 mm 8

2.5 – 1.2 mm 16

1.2 mm – 600 m 32

600 – 300 m 64

300 – 150 m 128

< 150 m 256 +



unutulmamalı !


• Küresel agregalar için 150 mikron

kayganlaştırıcı etkisi var, su ihtiyacı

artmıyor !



Tane Boyut

Aralığı

Göreceli

Yüzey Alanı

75 – 40 mm 0.5

40 – 20 mm 1

20 – 10 mm 2

10 – 5 mm 4

5 – 2.5 mm 8

2.5 – 1.2 mm 16

1.2 mm – 600 m 32

600 – 300 m 64

300 – 150 m 128

< 150 m 256 +



unutulmamalı !


• Küresel agregalar için 150 mikron

kayganlaştırıcı etkisi var, su ihtiyacı

artmıyor !



Tane Boyut

Aralığı

Göreceli

Yüzey Alanı

Murdock

Yüzey İndisi

75 – 40 mm 0.5 0.5

40 – 20 mm 1 1

20 – 10 mm 2 2

10 – 5 mm 4 4

5 – 2.5 mm 8 8

2.5 – 1.2 mm 16 12

1.2 mm – 600 m 32 15

600 – 300 m 64 12

300 – 150 m 128 10

< 150 m 256 + 1



P : Elekten geçen (%)

d : Elek boyutu

𝑃 = 100𝑑

𝐷𝑚𝑎𝑥

FULLER



0

20

40

60

80

100

0,00 0,01 0,10 1,00 10,00

Ele

kte

n g

eçe

n (

%)

Elek açıklığı (mm)

Dmax

1.2 mm

38 mm

19 mm

5 mm


d : Elek boyutu

𝑃 = 100𝑑

𝐷𝑚𝑎𝑥

FULLER



0,001 0,01 0,1 1 10 50 0

20

40

60

80

100

0,00 0,01 0,10 1,00 10,00

Ele

kte

n g

eçe

n (

%)

Elek açıklığı (mm)

Dmax

1.2 mm

38 mm

19 mm

5 mm


d : Elek boyutu

𝑃 = 100𝑑

𝐷𝑚𝑎𝑥

FULLER

Dolayısıyla iyi bir işlenebilirlik için:

• Mümkün olduğunca iri agrega boyutu tercih edilmeli

• İnce agrega tane boyut dağılımı iri agregadan daha da önemli

• İnce agrega için iyi (bütün boyutların bulunduğu) bir agrega

karışımı önemli

• < 150 mikron agregalar şekli/yüzeyi uygunluğu ve karışımda

bulunması önemli



Özellikle ince agrega dağılımı işlenebilirlikte daha etkili:

• < 300 mikron % 20-40 arasında olması işlenebilirlik için gerekli.

• < 75 mikron viskoziteyi artırmak ve ayrışmayı/terlemeyi

azaltmak için gerekli.

• İncre agrega şekil ve yüzey özellikleri de önemli.



Özellikle ince agrega dağılımı işlenebilirlikte daha etkili:

• < 300 mikron % 20-40 arasında olması işlenebilirlik için gerekli.

• < 75 mikron viskoziteyi artırmak ve ayrışmayı/terlemeyi

azaltmak için gerekli.

• İncre agrega şekil ve yüzey özellikleri de önemli.



Kırma kum Doğal kum

TAZE BETON

YassıAz

Kırmakum

ÇokKüresel

ASTM C 1252

• İnce agrega karışımının

boşluk oranı tayini

• Her üç özelliğin etkisi

birlikte değerlendirilebilir.


ŞEKİL – YÜZEY DOKUSU – TANE BOYUTU


TAZE BETON ÖZELLİKLERİ (ÖZET)

Taze beton

özelliği

İri kum

(FM>2.9)

İnce kum

(FM<2.0)

İnce malzeme

(< 75 m)

Su ihtiyacı

Agrega yüzey

alanı düşeceği

için düşürür

Artırabilir, ancak (< 150 m)

kayganlaştırıcı etkisini ve

bunun etkilemediğini

unutmayalım

Yüksek oranda

bulunması su ihtiyacını

artırır

İşlenebilirlik ArtırırDüşürebilir, (< 300 m)

önemli

Özellikle yüksek

bağlayıcı içeriği varsa

viskoziteyi artırır

Ayrışma ve

Terleme

İşlenebilirliğin

artmasıyla

yeterli viskozite

yoksa artar

Yeterli miktarda (< 300 m)

olması ayrışma ve

terlemeyi azaltır

Viskozite artacağı için

azaltır


BETON BASINÇ DAYANIMI

AGREGAArayüzey

~ <50 mMikroyapı

• Geleneksel beton –

Normal dayanım sınıfları

için kırılma en zayıf bölge

olan arayüzeyden



AGREGAArayüzey

~ <50 mMikroyapı

• Yüksek dayanım sınıfları

için kırılma agregadan

• Dolayısıyla, özellikle

yüksek dayanım sınıfları

için agrega dayanımı

doğrudan etkili.

• Agrega şekil, yüzey özellikleri ve tane boyut

dağılımı betonun eğilme dayanımı basınç

dayanımına kıyasla daha çok etkiler.

• Yüzey özellikleri çimento hamuru ve agrega

aderansı için önemlidir.



• Agrega elastiklik modülünün beton

dayanımına etkisi görece sınırlıdır.

• Daha ziyade betonun elastiklik modülünü

etkiler.


BETON ELASTİKLİK MODÜLÜ


BETON DAYANIKLILIĞI

• Agregalar genellikle inert (kimyasal olarak

stabil) kabul edilir.

• Ancak, bazı durumlarda alkali-agrega-

reaksiyonları (ASR, ACR) gibi dayanıklılık

problemlerine yol açabilir.

TEŞEKKÜRLER

Prof. Dr. İsmail Özgür YAMAN

Documents

İNCE AGREGA TANE BOYU DAĞILIMININ ÇİMENTOLU · PDF file1. Agregası önceden yerleştirilen beton 2. Ağır beton 3. Akıllı (kendini algılayan) beton 4. Baskı beton 5. Çimento