1 5. BETON Giriş bölümünde betonun, taze betonun, sertleşmiş betonun tanımı yapılmış, betonun önemi vurgulanmış ve her betondan beklenen temel özellikler (mekanik dayanım, işlenebilme ve dış çevre şartlarına dayanıklılık vb) belirtilmiştir. Betonla ilgili özellikler ayrıntılı olarak bu bölümde incelenecektir. 5.1 Betonun Basınç Dayanımı Betonun mekanik dayanımları arasında en çok incelenen, en önemlisi basınç dayanımıdır. Bunun sebebi: -Beton gevrek bir malzemedir. Basit mukavemet değerleri arasında en yüksek olanı basınç, en düşük olanı çekmedir. Bu ikisinin oran %8 ile %14 arasındadır. Pratik olarak betonun hiç çekme gerilmesi almadığı, hemen çatladığı varsayılır ve beton sadece basınca çalıştırılır. -Basınç dayanımı betonun tüm pozitif özellikleriyle paralellik gösterir. Yüksek basınç dayanımlı bir beton, doludur, serttir, su geçirmez, dış etkilere dayanır, aşınmaz. Şu halde basınç dayanımını tesbit ederek betonun özelliği hakkında bir değerlendirme yapılabilir. -Basınç dayanımı deneyi diğer denetleme deneylerine oranla en kolayıdır. Basınç dayanımı ölçülürken belli standart şartlara uymak gerekir. Bu büyüklük pek çok faktörün etkisindedir. Bu faktörlerin başında numune şekli, boyutları, yaşı, numuneyi saklama şartları gelir. Basınç dayanımı standart silindir (15/30 cm) veya küp (15x15x15 cm) numuneler üzerinde üretimi izleyen 28. günde belirlenir. Dayanım pratik yönden 7. günde de tayin edilebilir. Ancak beton sınıfını belirleyen dayanım 28. gündeki dayanımdır. Beton numunelerin hazırlanmasında çelik, dökme demir veya plastik gibi su emmeyen malzemelerden yapılmış, şekil değişikliği göstermeyen, iç yüzeyleri ve tabanı pürüzsüz düzgünlükte olan kalıplar kullanılmalıdır. Taze betonun yerleştirilmesinden önce, kalıpların iç yüzeyi çok ince bir madeni yağ tabakası ile kaplanır. Taze betonun yerleştirme yöntemi, taze betonun kıvamına göre şişlenerek veya vibrasyonla yapılır. Genellikle 24 saat kadar kalıp içinde ve üst yüzeyi ıslak bezle örtülü durumda ve 21-25 oC sıcaklıkta tutulur. Deney numuneleri kalıptan çıkarıldıktan sonra, deney gününe kadar 20 oC’de kirece doygun su içinde saklanır. Basınç deneyinden önce, beton silindir numunelerinin alt ve üst yüzeylerinde ince, fakat yüzeyi düzgün “başlık” adı verilen tabaka oluşturulur. Bu işlem için, kükürt-grafit tozu karışımı, çimento hamuru veya çimento-alçı karışımı kullanılır. Başlık, kalınlığı 5 mm’yi geçmeyecek şekilde yapılır. Küp şeklindeki numunelere başlık yapılmamaktadır. Kalıpların iç yüzeyi pürüzsüz olduğundan, numunelerin yan yüzeyleri pürüzsüz düzgünlüğe sahip olmaktadır. Bu numunelerin yan yüzeylerine kuvvet uygulanır. Deney numunelerine saniyede 2 kg/cm2 gerilme uygulanarak yükleme yapılır. En az 3 numune ortalaması alınarak bulunan basınç dayanımı değeri “beton sınıfları” denilen dayanım değerleri ile karşılaştırılır. Bu karşılaştırma sonucunda üretilen betonun hangi sınıfa girdiğine karar verilir. Bu dayanımlar güvenlik katsayılarına bölünerek betonun hesap dayanımları bulunur. 2 Çizelge 5.1 Beton sınıfları ve dayanımları (N/mm2) Beton Karakteristik Eşdeğer küp sınıfı basınç (150 mm) dayanımı, fck Basınç dayanımı (15/30 cm) C16 16 20 C18 18 22 C20 20 25 C25 25 30 C30 30 37 C35 35 45 C40 40 50 C45 45 55 C50 50 60 5.1.1 Basınç Dayanımını Etkileyen Faktörler Çimento ile ilgili faktörler Çimento cinsi ve miktarı basınç dayanımını etkiler. Yüksek dayanımlı çimento ile üretilen beton tabii ki daha mukavemetli olacaktır. Ayrıca çimentoların hidratasyon hızlarına bağlı olarak, betonların da dayanımları zamana bağlı olarak, farklı oranlarda artar. “Bağlayıcı Maddeler” konusunda sözü edildiği gibi Portland çimentosunun beton dayanımı üzerindeki etkisi çimentonun kimyasal kompozisyonuna ve inceliğine bağlıdır. Örneğin, sertleşmiş çimento hamurunun dayanımı temel olarak C3S (erken dayanım) ve C2S (geç dayanım) bileşenlerinden sağlanmaktadır. Yüksek C3S içeriği ile yapılan betonlar daha hızlı dayanım kazanırlar ancak, uzun dönemli dayanımları bir miktar daha küçük olabilir. Çimentodaki değişkenlikler beton dayanımında da değişkenliklere sebep olur. Dolayısıyla beton dizaynı yapılırken daha yüksek amaç dayanımları hedeflenmelidir. Aynı tipteki çimentoların fabrikadan fabrikaya değişkenlik göstermesinin yanı sıra, aynı fabrika içerisinde de çimento karakteristikleri zamanla ham maddelerden, yanma koşullarından vb. dolayı farklılık gösterirler. Çimento kalitesindeki bu değişkenliğin beton dayanımlarında %5 mertebelerinde değişime yol açacağı tahmin edilmektedir. Beton dayanımı üzerindeki çimento değişkenliğinin bağıl etkisi yüksek dayanımlı betonlarda normal dayanımlı betonlara göre daha fazladır. Çimento kalitesi dışında miktarın da önemi büyüktür. Çimento dozajının artması ile çimento hamurunun hacmi artar. Bu şekilde beton kesitinde herhangi bir zorlama altında, çimento hamurunda oluşan gerilmeler daha küçük değerlerde kalır. Bu durum betondan daha büyük dayanımlar elde edilmesini sağlar. Çimento miktarı ile dayanım arasında doğrusal bir bağıntının varlığı kabul edilebilir. Ancak çimento miktarının fazlalaşması rötre olayına sebep olmaktadır. Bu nedenle çimento dozajı belirli bir değeri geçtikten sonra (örneğin 500 kg/m3) özellikle betonun oluşan çatlaklar nedeni ile çekme dayanımı azalmaktadır. Diğer yandan yüksek çimento dozajlarında iri agrega tanelerinin birbirleri ile olan teması ve yük aktarımı azalacağından beton dayanımının azalmasına neden olur. Çimento dozajı, agreganın granülometri bileşimi ile yakından ilgilidir. Genel olarak agrega karışımında ince tane miktarı fazla ise, kaplanması gereken yüzey fazla olacağından çimento dozajı büyük olmalıdır. Çimento miktarının en az değeri, bağlayıcı madde hamurunun agreganın etrafındaki tüm boşlukları doldurmasına yetecek şekilde seçilmelidir. Buna göre, agrega en büyük boyutu D büyüdükçe, dozajın en az değeri düşmektedir. 3 Çimento dozajı için önerilen bir minumum değer vardır. Bu, betonun geçirimsizliği ve donatının paslanmadan korunmasını sağlamak için gereklidir. C min  550 5 D D= 31,5 mm için Cmin=276 kg/m3 D= 16 mm için Cmin=316 kg/m3 Ülkemizde minumum 300 kg/m3 dozaj kullanılmaktadır. Dayanıma etki eden faktörün sadece dozaj olmayıp su/çimento oranı olduğu da hiçbir zaman unutulmamalıdır. Su miktarı ile ilgili faktörler Beton üretiminde kullanılan yoğurma suyu bağlayıcı maddenin hidratasyon adı verilen kimyasal reaksiyonunu başlatır. Kum ve iri agrega tanelerini ıslatarak, betonun işlenebilme yeteneğine sahip olmasını sağlar. Beton dökülürken en uygun miktarda su kullanılmalıdır. Suyun en uygun değerden az veya fazla kullanılması betonun dayanımını düşürür. Suyun en uygun değerden az kullanılması, hidratasyonun gelişmesine yeterli olmayacağından ve işlenebilirliğin azalması nedeniyle boşlukların artmasına neden olacağından sakıncalıdır. Fazlalığı ise betondaki boşluk miktarını arttıracağından zararlıdır. Genellikle uygulamada beton üretilirken, betonun taşınması ve yerleştirilmesini kolaylaştırmak amacıyla, bilinçsiz bir şekilde su miktarını artırmak yönüne gidilir. Bu da çok sakıncalı bir durum yaratır. Hidratasyon için gerekli su, çimento ağırlığının yaklaşık % 14'ü kadardır. Hidrate çimento taneleri arasında kalacak adsorplanmış jel suyu da hesaba katılırsa, gerekli su, ancak %2025 değerine varmaktadır. Ancak işlenebilme gereği yüzünden betona katılan ek su nedeniyle, S/Ç oranı nadiren 0.40'ın altına düşer. Uygulamada S/Ç çoğunlukla %50 - %65 arasındadır. Hidratasyon ve jel yapı için gerekli suyun üstündeki fazla su beton sertleştikten sonra yapıyı terk ederek, beton içinde çoğunluğu kılcal olan boşlukların oluşmasına neden olur. Bu boşluklar da betonun basınç dayanımını olumsuz yönde etkiler. Akışkanlaştırıcı ve süper akışkanlaştırıcı beton katkı maddelerinin kullanımı halinde, işlenebilirliği azaltmadan S/Ç oranını 0.15 - 0.25 mertebelerine kadar düşürmek mümkündür. Betonun basınç dayanımını etkileyen birçok parametre vardır. Ancak bunların en önemlisi S/Ç oranıdır. Birçok araştırmacı bu konuda değişik formüller önermişlerdir. İyi bir yerleşme, işlenebilme sağlamak şantiye mühendisinin birinci amacıdır. Ancak bu amacı sağlamak için su/çimento oranı artırılmamalıdır. Bir sayısal değer vermek gerekirse bu oranın %55’in üstüne çıkmamasına çalışılmalıdır. Eğer iyi bir işlenebilme için daha çok su gerekiyorsa, bu durum agregadan kaynaklanıyordur, agreganın ve özellikle kumun değiştirilmesi yoluna gidilmelidir. Su/çimento oranı düşük, bu yüzden yerine yerleştirilemeyen betonda oluşacak büyük boşluklar da mukavemeti düşürür. Bu düşüş de oldukça yüksektir. Örneğin; gerekenden %20 fazla su konması halinde dayanım %30 düşerse, %20 eksik konması halindeki düşüş %60’ı bulabilir. Su miktarını ayarlamak beton üretiminin en nazik, önemli ve zor problemidir. Teorik yaklaşımlar dışında mühendislik önsezisi ve tecrübesi büyük değer taşır. Su miktarının yanında, suyun kalitesi de önemlidir. (Bölüm 4) 4 Agreganın Etkisi S/Ç oranı dayanımı etkileyen en önemli faktör olmasına rağmen, agrega özellikleri özellikle betonun çekme ve kırılma özellikleri açısından ihmal edilemez. En önemli agrega parametreleri, agreganın granülometrisi, en büyük agrega tane boyutu, tane şekli, tanelerin yüzey dokusu, dayanımı, agregada bulunabilecek zararlı maddelerin miktarı gelmektedir. “Agrega” konusunda de sözü edildiği gibi agreganın yüzey yapısı doğal olarak oluşmuş çakıl olmalarına veya yapay olarak kırılmış kayalardan elde edilmelerine bağlıdır. Doğal çakıl daha düzgün yüzeyli, kırmataş ise pürüzlü ve köşeli bir yapıdadır. Düşük S/Ç oranlarında daha iyi mekanik kenetlenme nedeniyle kırmataş agregalar daha yüksek beton dayanımı sağlarlar, ama bu etki S/Ç oranı arttıkça kaybolur. Ancak, beton karışımları eşit işlenebilirlikte ise bu fark önemsiz hale gelir. Zira, düzgün yüzeyli agregaların düşük su ihtiyacı, çimento hamurunun S/Ç oranını azaltır ve zayıf aderansın etkisini dengeler. Agreganın granülometrisi doğrudan betonun kompasitesini etkiler. Beton kompasitesi denilince akla gelen taze beton kompasitesidir. Taze beton kompasitesi taşlar için tanımlanan kompasiteden farklıdır. Taze beton kompasitesi 1 m3 betondaki katı ögelerin (agrega ve çimento) kapladığı mutlak hacimlerin toplamıdır. 1 m3 betonda çimento, kum, çakıl, su ve hava boşluğunun kapladığı mutlak (dolu) hacimler sırasıyla c, u, v, e, h ise c+u+v+e+h=1 m3 yazabiliriz. Kompasite K ise K=c+u+v=1-(e+h) m3/m3 olmaktadır. İyi bir betonda K=0,80 olmalıdır. Kompasitesi yüksek, dolu bir betonun basınç dayanımı da yüksektir. Dış etkiler-kür şartları Priz ve dayanım kazanma aşamalarında çevre koşullarının betona etkisi çok büyüktür. Kür koşulları adı da verilen çevre koşullarını ayarlamak suretiyle betonun kalitesini yükseltmek mümkündür. Kür koşullarını, sıcaklık ve rutubet etkisi olarak düşünmek gerekir. Ayrıca, rüzgar şiddeti ile doğrudan güneş ışığının taze beton üzerindeki olumsuz etkisini unutmamak gerekir. Betonda arzu edilen özelliklerin gelişebilmesi için betonun yerleştirilmesi, sıkıştırılması ve yüzeyinin perdahlanması işlemlerinden hemen sonra, yeterli süre istenen nem içeriğinin ve belirli ortam koşullarının sağlanması işlemine "kür" adı verilir. Kür işleminin amacı, betonda başlangıçta su ile dolu olan taze çimento hamuru boşluklarının mümkün olduğunca hidratasyon ürünleri ile dolmasını sağlamaktır. Bu durum, betonun suya doygun veya doyguna mümkün olduğunca yakın tutulması ile gerçekleştirilebilmektedir. Bir diğer önemli faktör ise, hidratasyonun uygun bir şekilde gelişimini sağlayacak sıcaklıkların sağlanmasıdır. Betonun dayanım ve dayanıklılığı sadece doğru ve yeterli süre kür edildiği zaman tam olarak gelişir. Kür işleminin yetersiz olması durumunda kapiler boşluklar hidratasyon ürünleri ile yeterli derecede doldurulamayacağından, dayanım ve özellikle dayanıklılık açısından yetersiz bir beton üretilmiş olacaktır. Bu nedenle, yapının servis ömrü boyunca bir takım problemler ortaya çıkacak, hatta servis ömrü kısalacaktır. Kür, kalıpların sökülmesi açısından da önemlidir. Yetersiz kür nedeniyle, dayanımı yeterli oranda gelişmeyen betonlarda kalıpların sökülmesi sırasında elemanlarda çatlamalar hatta göçmeler sık karşılaşılan sorunlardan biridir. Çimento hidratasyonu belirli sıcaklık aralıklarında (10-15 °C) ideal gelişir. Dolayısıyla beton dökümü için en uygun hava sıcaklıkları gölgede 10-15 oC'dır. Bunun çok altındaki ve çok 5 üstündeki sıcaklıklarda çimento hidratasyonu istenildiği gibi gelişmediğinden gerekli önlemlerin alınması gerekmektedir. Döküm ve sertleşme sırasındaki yüksek sıcaklıkların erken dayanımları arttırdığını, 7. günden sonraki dayanımları ise azalttığını araştırmalar göstermiştir. Yüksek kür sıcaklıkları, 28. gündeki dayanımın azalmasına neden olur. Bu etki, daha hızlı sertleşen çimentolar kullanılması durumunda ve yüksek çimento dozajlarında daha belirgin olmaktadır. Yüksek sıcaklıklarda erken dayanımın artması, çimentonun daha hızlı hidrate olmasından kaynaklanmaktadır. Ancak sıcaklık artışı ile ileriki yaşlarda dayanımın azalmasını açıklamak kolay değildir. Bu durum, hidratasyon ürünlerinin fiziksel ve kimyasal yapısının hidratasyon sıcaklığının 45 °C'ye kadar çıkmasıyla önemli derecede değişmesi ile açıklanmaktadır. Bu zararlı etki, hidratasyon ürünlerinin beton içerisinde üniform tarzda dağılmaması nedeni ile çimento hamurunda zayıf bölgeler oluşmasından kaynaklanmaktadır. Yüksek sıcaklıklar tüm kimyasal reaksiyonlar gibi, hidratasyon olayını da hızlandır. Ancak hızlı oluşan kristal yapı, yavaş oluşana kıyasla daha boşlukludur ve yeterince sağlam değildir. Görüldüğü gibi, kür sıcaklıkları dayanım gelişimi açısından önemlidir. Bu nedenle, soğuk havalarda dökülen betonlar belli bir minimum sıcaklığın üzerinde yeteri kadar uzun bir süre kür edilmelidir. Yaz aylarında veya tropikal iklim koşullarında kür olan betonların, kış aylarında veya soğuk iklimlerde kür edilen aynı betona kıyasla erken dayanımının daha yüksek, ileriki yaşlardaki dayanımının ise daha düşük olması beklenir. Çimentonun hidratasyonuna devam edebilmesi için betonun suya doygun veya doygun mertebesinde olması gerekmektedir. Dayanım ve dayanıklılık üzerindeki önemli etkilerinden dolayı, hidratasyonun yeterli derecede gelişimini sağlayarak, poroziteyi azaltmak ve betonda büzülmeden kaynaklanan hacim değişikliklerini en aza indirmek için betonda yeterli nem içeriğinin sağlanması gereklidir. Yapılan araştırmalar, hidratasyonun devam edebilmesi için beton içerisindeki nemin %80'in altına düşmesine izin verilmemesi gerektiğini ortaya çıkarmaktadır. Standartlar rutubet ve sıcaklık faktörlerini dikkate alarak deney numunelerinin deney gününe kadar 20 oC sıcaklıkta su içinde saklanmasını öngörmüşlerdir. Deney şartları-numune boyutları Basınç dayanımı standart silindir(15/30 cm) veya küp (15x15x15 cm) şeklinde numunelerle belirlenir. Bazı durumlarda numuneler standart boyutlarından veya biçimlerinden farklı olabilir. Özellikle yapıdan çıkarılan veya kesilen karot adı verilen örneklerde bu durumla karşılaşılır. Aynı betondan üretilen, aynı yaşta denenen, fakat farklı boy/çap oranlarına sahip, aynı boy/genişlik oranında ve farklı boyutta veya farklı şekilde (küp veya silindir) numuneler üzerinde farklı sonuçlar elde edilmektedir. Farklı boyuttaki numunelerin basınç dayanımları arasındaki ilişki, çeşitli katsayılarla literatürde verilmektedir. Beton numuneye uygulanan yükün hızı azaldıkça (yük daha uzun bir süreyle uygulandıkça), numune daha küçük bir yük altında kırılmaktadır. Öte yandan, yüksek yük hızı uygulanan numuneler daha büyük bir yük altında kırılmakta, yani daha yüksek basınç dayanımı değeri elde edilmektedir. Basınç dayanımına yükleme hızının yanında, numune ile pres tablası arasındaki sürtünme bozuklukları da etkili olduğundan basınç dayanımı sabit bir malzeme özelliği olarak tanımlanamaz. Standartlar da bu sebeple numune şeklini, boyutunu, yükleme hızını (2 kg/cm2.san), numune başlıklarının düzeltilmesini titiz kurallara bağlamışlardır. Numune kalıplarının niteliği ve bakımı da önemlidir. Kalıp, yerleştirme sırasında şekli bozulmayacak kadar rijit olmalı ve titizlikle sökülüp, temizlenip, saklanmalıdır. Bir gün kalıpta kalan ve rutubet kaybı önlenen numuneler, ikinci gün 20 oC sıcaklıktaki kirece doygun suya konulurlar. Deneylerden önce numunelerin basınç presi tablasına değecek yüzleri başlık 6 yapılarak (kükürtle veya çimento+alçı karışımıyla) düzeltilirler. Bu önlemlerin alınmaması halinde laboratuvar sonuçları düşük çıkar ve aslında belki de iyi üretilen bir beton kötü diye reddedilir. 5.1.2 Laboratuarda Elde Edilen Dayanın Değerlerinin Yapıdaki Betonun Dayanımı İle Karşılaştırılması Standart numuneler üzerinde yapılan laboratuvar basınç deneylerinin yapıdaki beton basınç dayanımına eşit olmadığı ortadadır. Yapıdaki çevre şartları farklıdır, boyutlar büyüktür. Standart numune deneyleri daha çok üretimin yeterli olup olmadığını kontrol eder ve betonun üretim kalitesi hakkında fikir verirler. Yapıdaki kür şartları laboratuvardan çok farklı olacağından saklama süresi sonunda yapıdaki betonun ne duruma geldiği pek belli değildir. Bu hususta önemli kuşkuların olması halinde yapıdan karot numune almak, yıkıntısız denetim metodları ile yapı betonunu incelemek yoluna gidilir. 5.1.3 Sertleşmiş Betondan Karot Alınması ve Betonun Basınç Dayanımının Karot Numuneler Üzerinde Elde Edilmesi Yapıdaki betonun basınç dayanımının bulunabilmesi için oldukça yaygın olarak kullanılan bir yöntem, betondan kesilerek çıkartılan silindir şekilli numunelerin basınç yükü altında kırılmaya tabi tutuldukları yöntemdir. Sertleşmiş betondan kesilerek çıkartılan silindir şekilli numunelere “karot” denilmektedir. Karot numuneler “karot alma aleti” denilen bir aletle kesilip çıkartılmaktadır. Karot alma aleti, sadece betonu değil, betonarme betonunun içindeki demir donatıyı da kesebilecek güçtedir. O nedenle, bazen, kesilerek çıkartılan betonun içerisinde küçük bir demir parçası da bulunabilmektedir. Ancak, karot alırken, beton bloktaki demirin kesilmemesine, ve karotun içerisinde demir parçasının bulunmamasına, mümkün olduğu kadar özen göstermek gerekir. Elde edilen karotun çapı, karot alma aletindeki kesicinin çapına göre değişik boyutlarda olabilmektedir. Karotun boyu ise, kesilme işlemi yapılan yerdeki betonun derinliğine göre değişiklik göstermektedir. Bir başka deyişle, karotlar, değişik çaplara ve boylara sahip olabilmektedir. Deney için hazırlanan bütün karot numunelerinin alt ve üst uçlarındaki yüzeylerin çok düzgün olması gerekir. O nedenle bütün karot numunelere, deney öncesinde başlık yapılmalıdır. Karot numunelerin basınç dayanımı değerini etkileyen önemli faktörler şunlardır: Karot numunenin çapı, karot numunenin boy/çap oranı, karot numune alınırken uygulanan delme işleminin yönü, alınan karot numunenin yüzeyinde bazı iri agrega tanelerinin kesilmiş durumda olması, karot numunede bulunabilecek demir donatı parçaları. 5.1.4 Hasarsız Deney Yöntemleri Standart beton kontrol deneyleri için alınan numunelerin ve karot numunelerin basınç dayanımlarının bulunabilmesi için, beton numuneler deney presinde kırılmaya tabi tutulmaktadır. Bu uygulama, silindir veya küp şeklindeki özel deney numuneleri ile sınırlıdır. Deney sonunda numune kırıldığı için, bir numune üzerinde ancak bir kez basınç dayanımı ölçümü yapılabilir. Aynı numune tekrar tekrar kullanılamaz veya aynı numune üzerinde değişik zamanlarda değişik ölçümler yapılamaz. 7 Beton numunelerin kırılmalarıyla sonuçlanan deney yöntemlerinin beraberinde getirmiş olduğu dezavantajları ortadan kaldırmak veya azaltmak amacıyla betonun kırılma işlemine tabi tutulmadığı deney yöntemleri geliştirilmiştir. Bu tür yöntemlerle basınç dayanımının bulunabilmesinde kırılma işlemi yer almadığı için, bunlara “hasarsız (tahribatsız) deney yöntemleri” olarak genel bir isim verilmiştir. Beton kalitesinin bulunabilmesi için kullanılan birçok hasarsız deney yöntemi mevcuttur. bu yöntemler şöyle sıralanabilir. Beton test çekici yöntemi Ultrasonik yöntem Sonik yöntem (resonans yöntemi) Çekme-çıkarma yöntemi Penetrasyon yöntemi Manyetik yöntemler Radyoaktif yöntemler Hasarsız deney yöntemleriyle yapılan ölçümlerde, betonun sahip olduğu yüzey sertliği, elastiklik, yoğunluk gibi bazı özelliklerden yararlanılarak sayısal değerler elde edilmektedir. Bu sayısal değerler ile standart deney yöntemi uygulanarak elde edilecek olan beton basınç dayanımı arasındaki ilişki kullanılarak betonun basınç dayanımı yaklaşık olarak belirlenmektedir. “Beton test çekici” olarak adlandırılan alet, sertleşmiş betonun yüzey sertliğini ölçmektedir. Sertleşmiş beton yüzeyine beton test çekiciyle darbe uygulayarak geri sıçrama değerleri elde edildiği takdirde, bu değerlerin ortalaması kullanılarak, betonun sahip olduğu basınç dayanımı değerini yaklaşık olarak tahmin etmek mümkün olmaktadır. Beton test çekiciyle ölçüm yapabilmek için belirli boyutlardaki numunelerin kullanılması şart değildir. Beton test çekici uygulanmasıyla betonda çatlama veya kırılma oluşmamaktadır. Yani yöntem hasarsız deney yöntemidir. Ultrasonik yöntemde, ultrasonik cihazın kullanılmasıyla, beton içine gönderilen ses üstü dalgaların betonun bir yüzeyinden diğerine geçme süresi ölçülür, dalga hızı hesaplanır. Hesaplanan ses üstü dalga hızı ile betonun basınç dayanımı ve diğer özellikler arasındaki ilişki yaklaşık olarak elde edilmektedir. Ultrasonik test cihazı ile ölçüm yapabilmek için belirli boyutlardaki numunelerin kullanılması şart değildir. Ultrasonik test yönteminin uygulanması durumunda, ölçüm yapılan betonda çatlama veya kırılma oluşmamaktadır. Yani bu yöntem de hasarsız deney yöntemidir. 5.1.5 Basınç Dayanım Formülleri Betonun bileşimi belli iken elde edilecek basınç dayanımının hesaplanması doğal olarak çok yararlıdır. Ne var ki bu alanda yapılan çalışmalar matematiksel kesinlik taşıyan bağıntıların elde edilemeyeceğini de ispatlamış durumdadır. Deneylerle oluşturulan bağıntılar dayanımın hesaplanmasında değil, fakat tahmin edilmesinde yararlı olmaktadır. Özellikle beton deneme amacı ile bir kere üretilmiş ve dayanımı belirlenmişse, bu formüllerdeki katsayılar daha kesin bir biçimde belirlenmekte ve ikinci üretimde formüllerden faydalanılarak gerekli düzeltmeler yapılmakta ve istenilen dayanım elde edilebilmektedir. Basınç dayanım formüllerinden en önemlileri aşağıda verilmiştir. Hemen hemen tüm formüller çimento/su oranının dayanımı etkileyen birleşim parametresi olduğunu kabul etmektedir. 8 Bu formüllerde 1 m3 yerleşmiş betona giren bileşenler çimento, kum, iri agrega, su, hava boşluğu sırasıyla C, U, V, E, h harfleriyle gösterilecektir. Değerler ağırlık cinsinden (kg) ise büyük harfler, mutlak hacim ise küçük harfler kullanılacaktır. Feret Formülü: Feret, dayanımı etkileyen faktörün çimento hamuru içindeki çimento miktarı olduğunu ifade etmiştir. c   fc  K F   ceh 2 fc: Betonun basınç dayanımı: N/mm2 KF: Bir katsayıdır. Beton yaşına, çimento türüne, çimento miktarına göre 80 ile 300 N/mm2 arasında değişir. 7 gün için 150, 28 gün için 180 N/mm2 ortalama değerlerini alır. Aynı formül, c+e+h yerine 1-(u+v) değeri konularak da yazılabilir.   c  f c  K F   1  u  v   2 Formül kompasitenin beton dayanımına etkisini de vurgulamaktadır. Bolomey Formülü:  C  fc  K B   k ' Eh  KB: Beton yaşına, çimento tür ve dozajına bağlı bir katsayıdır. 7 ile 35 N/mm2 arasında değerler alabilir. Ortalama olarak 7 gün için 15, 28 gün için 19 N/mm2 değerleri alınabilir. k’: ikinci bir katsayıdır. 0,3-0,5 arasında değişir. 0,5 değerini almak yeterli olmaktadır. h: hava boşluğu su ile dolu imiş gibi varsayılır, örneğin betonda 25 dm3 hava boşluğu belirlenmişse, formülde h yerine 25 kg yazılır. Graf Formülü: Graf formülü çimento mekanik dayanımının etkisini hesaba katan bir formüldür. Bu bakımdan farklı bir yeri vardır. f f c  cc KG C    E 2 KG: 4-10 arasında değişen bir değerdir. Beton yaşından bağımsızdır. Yaşın etkisi fcc ile dikkate alınmaktadır. fcc: çimentonun mukavemetidir. Örneğin PÇ32,5 için 32,5 N/mm2’dir. Daha iyi bir yaklaşım için torba üzerinde yazılı olan norm dayanımı yerine laboratuvarda belirlenen gerçek değeri koymak gerekir. 9 5.2 Betonun İşlenebilme Özelliği Beton üretiminde göz önüne alınması gereken en önemli kriterlerden biri de betonun "işlenebilirlik" genel tanımı altında toplanabilecek olan özellikleridir. Sertleşmiş betonun dayanım, dayanıklılık özelliklerinin istenilen düzeyde olabilmesi, büyük ölçüde taze haldeki özelliklerine de bağlıdır. Beton, bileşenlerinin su ile karıştırılmasından sertleşmeye başlamasına kadar geçen sürede plastik kıvamdadır. Plastik kıvamda olan ve sertleşmemiş haldeki betona "taze beton" denir. İşlenebilirlik bir taze beton özelliğidir. Beton kolay karışmalı, kolay yerleşmeli, kolay taşınmalı, kolay sıkıştırılabilmeli, karışırken, taşınırken, yerleştirilirken ayrışmamalı, homojenliğini yitirmemelidir. Taze betonda segregasyon ve terleme oluşmamalıdır. Kohezyonlu bir betonda bu olaylar oluşmaz. Bir betonun kohezyonu basit olarak, avuç içinde top(küre) yaparak gözlenebilir. Küçük beton küresi kendi kendini tutabilmelidir. Segregasyon: Beton karışımı içinde yer alan malzemelerin homojen bir tarzda dağılmış olmaları ve betonun yeterli kohezyona sahip olması istenir. Taze betonun içinde yer alan iri agrega ile çimento harcının herhangi bir nedenle ayrışma göstermesi “segregasyon” olarak isimlendirilir. Taze betonun segregasyon yapması, beton yapısının heterojen (homojen olmayan) olmasına yol açar. Aynı beton karışımının bazı bölgelerinde daha iri agregalar ve çimento hamuru birikmiş olur. Bazı bölgelerinde ise, ince agrega ve çimento hamurundan oluşan çimento harcı yer almış olur. Bu durum, aynı beton karışımının değişik bölgelerindeki dayanım, dayanıklılık gibi önemli özelliklerin farklı olmasına sebep olur. Betonun segregasyonuna yol açan sebepler şöyle sıralanabilir: 1) Malzeme oranlarının ve özelliklerinin segregasyona etkisi: Taze betonu oluşturan malzemelerin uygun oranlarda kullanılmamış olması, ve/veya kullanılan malzemelerin uygun özellikte olmamasıdır. -Beton karışımında yer alan iri agrega miktarının çok olması ve en büyük agrega tane boyutunun çok iri olarak seçilmiş olması, -Beton karışımında kullanılan iri ve ince agreganın özgül ağırlıkları arasında önemli fark bulunması, -Betonda kullanılan ince agrega veya çimento gibi ince malzemelerin az olması, -Betonda kullanılan agregaların düzgün yüzeye ve yuvarlak şekle sahip olmamaları, agregadaki yassı ve uzun şekilli kusurlu tanelerin fazla olması -Beton karışımının aşırı ölçüde sulu veya aşırı ölçüde kuru olması segregasyonu arttıran malzeme nitelikleri ve oranları ile ilgili hususlardır. Beton karışımındaki ince agrega miktarındaki eksikliğin yol açabileceği segregasyonu önleyebilmek için çoğu zaman ince taneli mineral katkı maddeleri kullanılmaktadır. Hava sürüklenmiş betonlarda, çimento hamurunun içine sürüklenmiş olan hava kabarcıkları da, segregasyonun daha az olmasına sebep olabilmektedir. 2) Beton üretiminde kullanılan malzemelerin karılma işleminin segregasyona etkisi: Betonu oluşturan malzemeler yeterince karılarak homojen bir dağılım elde edilemediği takdirde segregasyon olayı kaçınılmaz olur. 3) Taze betonu taşıma, yerleştirme ve sıkıştırma işlemlerinin segregasyona etkisi: Taşıma, yerleştirme, sıkıştırma işlemleri uygun yöntemlerle ve uygun tarzda yapılmadığı 10 takdirde, taze beton kolaylıkla segregasyon gösterebilir. Gereğinden daha uzun süreyle yapılan sıkıştırma (vibrasyon), betonda segregasyon yapmaktadır. Betonun segregasyon yapıp yapmadığına, veya ne miktarda segregasyon yaptığına dair özel bir deney yöntemi bulunmamaktadır. Betondaki segregasyon daha çok gözle tesbit edilmektedir. Terleme: Taze betonun yerine yerleştirilmesinden hemen sonra, katı parçacıkların yerçekimi etkisiyle dibe doğru, ve suyun yukarı doğru hareket etme eğilimi bulunmaktadır. Taze betonun üst yüzeyine kadar erişebilen bir miktar su, bazen çok sığ bir su birikintisi yaratıp buharlaşır, bazen de doğrudan doğruya buharlaşarak kaybolur. Betonun üst yüzeyine erişemeyen bir miktar su da, yüzeye yakın bir bölgede toplanır, ve bu bölgenin su/çimento oranı yüksek ve dolayısıyla zayıf bir betondan oluşmasına yol açar. Taze betonun içindeki suyun beton yüzeyine çıkma eğilimine “terleme, su salma, su kusma” gibi isimler verilmektedir. Terlemeyi azaltacak faktörler: 1) Kullanılan çimento inceliğinin yüksek olması: Çimento inceliği arttıkça, hem ince parçacıklar etraflarındaki suyu daha iyi bağlayabilir, hem de hidratasyon daha hızlı yer alır. Böylece suyun yukarıya hareketi azalır. 2) Çimento kompozisyonu: Çimentoyu oluşturan ana bileşenlerden trikalsiyum alüminat (C3A) ve trikalsiyum silikat (C3S) miktarlarının nispeten fazla olması, ilk anlardaki hidratasyonu hızlandırır, suyun yukarıya hareketini bir miktar azaltabilir. 3) İnce öğütülmüş mineral katkılar: Beton yapımında uçucu kül veya çok ince öğütülmüş tras ya da granüle yüksek fırın cürufu gibi, mineral katkıların kullanılmasıyla, beton içindeki çok ince parçacıkların miktarı artar. Islatılacak katı parçacıkların toplam yüzeyinin artmasıyla, suyun yukarıya hareketi azalır. 4) Karma suyu miktarının azaltılması: Düşük su/çimento oranına sahip olan betonlar, doğal olarak, daha az terleme yapar. 5) Beton içine sürüklenmiş hava miktarı: Hava sürükleyici katkı maddeleri kullanarak elde edilen hava sürüklenmiş betonlarda terleme daha az olur. Hava sürüklenmiş betonlarda işlenebilme arttığı için, sabit bir işlenebilme elde edebilmek için betonun su ihtiyacı azalır. Suyun azalması terlemeyi azaltır. 6) Betonun tabakalar halinde yerleştirildiği inşaatlarda, tabaka derinliğinin mümkün olduğu ölçüde az tutulması: Kütle betonlarında olduğu gibi, betonların tabakalar halinde yerleştirildiği durumlarda, tabaka derinliği azaldıkça, taze beton içindeki katı maddelerin dibe doğru hareket imkanı nispeten daha az olmakta, böylece suyun yukarı doğru hareketi de azalmaktadır. 5.2.1 İşlenebilirlik Deneyleri İşlenebilirliğin deneysel olarak değerlendirilmesi için geliştirilmiş deneyler vardır. Maalesef bu deneyler uygulama açısından teorik kalırlar, mühendislik deneyimi daha büyük önem taşır. İşlenebilme deneyleri iki grupta toplanabilir: Kohezyon, kararlılık gibi özellikleri ölçmeye yönelik deneyler, işlenebilme için gerekli enerjiyi ön planda tutan deneyler. Birinci grup deneyler ve araçlar basittir. Bunlar arasında en çok kullanılan çökme (slump) deneyidir. Üst çapı 10 cm, alt çapı 20 cm, yüksekliği 30 cm olan bir koni (Abrams konisi) yükseklikleri eşit üç tabaka halinde betonla doldurulur ve her tabaka 25 defa özel çelik çubukla şişlenir. Doldurulan beton sarsılmadan kesik koni kalıp yukarı çekilir. Beton kendi ağırlığı ile bir miktar çöker. Çökme miktarı ölçülerek beton aşağıdaki gibi değerlendirilir. 11 Çökme deneyi kuvvetli vibrasyonla yerleştirilecek çok kuru betonlarda ve mıcır oranı yüksek betonlarda pek bir şey ifade etmez. Çünkü bu tip betonlarda genellikle çökme sıfır olur. Çökme deneyi yuvarlak agregayla üretilen, akıcıya yakın plastik kıvamda betonlar için uygulanabilir. Çok kuru ve çökmeyen betonları tokmaklayarak ve dış kalıp vibrasyonuna tabi tutarak yerleştirmek mümkündür. Sınıf Çökme değeri cm 0-4 5-9 10-15 16-21 22 S1 S2 S3 S4 S5 Tolerans cm Kıvam Yerleştirme aracı 1 2 3 3 3 Kuru Plastik Plastik Akıcı Çok akıcı Vibrasyon Vibrasyon veya şişleme Vibrasyon veya şişleme Şişleme veya kendiliğinden yerleşme Kendiliğinden yerleşme Birinci grup deneyler arasında sarsma deneyi, Kelly topu, penetrasyon deneyleri de vardır. Ülkemizde kullanılmamaktadır. İkinci grup deneylerde taze betonun şekil değiştirmesi ve sıkışması için gerekli enerjinin (örneğin koni formundan silindir formuna geçmesi) ölçülmesine çalışılır. Belirli bir sıkışma için gerekli zaman, veya sıkışma oranı ölçülür ve bu değerler enerji ile orantılı büyüklüklerdir. Bu deneyler Vebe ve Walz deneyidir. Vebe deneyinde, özel bir vibrasyon masası üzerine bir silindir kap ve kabın içine Abrams konisi yerleştirilir. Koni çökme deneyindeki gibi doldurulur. Koni çekildikten sonra betonun üzerine şeffaf plastik bir disk yerleştirilir. Bu disk kendi ağırlığı ile betona oturur. Vibrasyon masası çalıştırılır. Vibrasyonla akışkanlaşan beton diski taşıyamaz, disk oturmaya başlar. Beton silindir kapta yayılır ve iyice yerleştiği, diskin tam oturması ile gözlenir ve tesbit edilir. Yerleşme tamamlanınca vibrasyon durdurulur. Vibrasyon süresi kronometreyle ölçülür (t). Vebe derecesi hesaplanır. Sonuçlar aşağıdaki gibi değerlendirilir. t Vf Vo : vebe zamanı veya vebe derecesi (s) Vo: Betonun konide kapladığı ilk hacim Vf: Betonun silindirde kapladığı son hacim Sınıf V1 V2 V3 V4 V5 Vebe derecesi (s) 31 30-21 20-11 10-6 5-3 Tolerans (s) 3 3 3 2 1 Vebe derecesi vibrasyonla yerleşecek kuru betonlar için geçerli bir deneydir. Walz deneyinde tabanı 20x20 cm kare şeklinde, yüksekliği 40 cm olan prizmatik bir çelik kap kullanılır. Beton hemen kabın ağzından mala ile doldurulur. Sıkıştırılmadan üst yüzeyi mala ile düzeltilir. Bir dalıcı vibratör yavaşça kaba daldırılır, dibe değdikten sonra 12 yavaşça çıkarılır. Betondaki “S” çökme miktarı (cm) ölçülür. Walz sıkışma oranı hesaplanır ve sonuçlar aşağıdaki gibi değerlendirilir. 40 : Walz sıkışma oranı 40  S Sınıf C0 C1 C2 C3 Walz sıkışma oranı 1,46 1,45-1,26 1,25-1,11 1,10-1,04 Tolerans 0,10 0,10 0,08 0,05 Gerek Vebe, gerek Walz deneyinin akıcı betonlar için bir değer taşımadığını belirtmek gerekir. 5.3. Sertleşmiş Betonun Su Emme ve Geçirimlilik Özellikleri Betonun su emme ve geçirimliliği, sertleşmiş beton içindeki boşlukların miktarına ve bu boşlukların aralarında bağlantı olup olmamasına bağlıdır. Sertleşmiş beton içinde değişik sebeplerle oluşan boşluklar şunlardır: Çimentonun hidratasyonu ile ilgili olarak çimento hamurunun içinde oluşan jel boşlukları Hava sürükleyici katkı maddeleri kullanılarak istenerek oluşturulan sürüklenmiş hava boşlukları Terleme sebebiyle oluşan boşluklar Betonun karılması sırasında kendiliğinden oluşan hapsolmuş hava boşlukları Rötre (büzülme) sonucunda oluşan boşluklar Agrega tanelerindeki boşluklar 5.3.1. Su Emme Betonun emebileceği su miktarı, beton içindeki boşlukların toplam hacmi ile ilgilidir. Su emme kapasitesi yüksek olan betonların dayanımları daha düşük olmaktadır. Ayrıca betonun dayanıklılığı da, su emme özelliği tarafından etkilenmektedir. Örneğin, kapiler boşluklar suya doygun durumda iken bu boşluklardaki suyun donması, beton içinde büyük gerilmelerin oluşmasına yol açmaktadır. Sülfat, asit, klor ve benzeri zararlı maddeleri içeren suların beton tarafından emilmesi, betonda hasar yaratacak kimyasal olayların başlamasına sebep olmaktadır. 5.3.2 Betonda Geçirimlilik Özelliği Geçirimlilik deyince ilk akla gelen akışkan ve dolayısıyla su ve buhar geçirimliliğidir. Özel durumlarda betonun su dışındaki sıvılara (alkol, benzin, kimyasal sıvılar) karşı geçirimsizliği de söz konusu olabilir. Basınçlı su geçirimliliği Darcy yasası ile değerlendirilir. Kapiler (kılcal) su geçirimliliği basınçlı su geçirimliliğinden farklı bir süreçle meydana gelir. Burada su, yer çekimine rağmen ince kılcal boşlukların içinde yükselir. Geçirimlilik üzerine pek çok faktör etki eder. Bunları şöyle sıralayabiliriz: 13 Çimento dozajı: Dozaj arttıkça geçirimsizlik azalır. Dozajın 300kg/m3 üstünde olması geçirimsizlik açısından bir güvencedir. Su/çimento oranı: Bu oran fazla düşükse iyi yerleşemeyen betonda büyük ve birbiriyle bağlantılı boşluklar oluşur, geçirimlilik artar. Su/çimento oranı yüksekse, çimento hamuru buharlaşan fazla karma suyu sebebiyle kılcal boşluklar içerir, geçirimlilik gene artar. Agraga granülometrisi: Tekdüze granülometriler daima boşluklu betonlara yol açarlar. Sürekli granülometriler tercih edilmelidir. Çabuk sertleşen çimentolar geçirimlilik yönünden sakıncalıdır. Bunlarda jel oluşumu yetersiz kalmakta ve geçirimlilik yüksek olabilmektedir. Karılma, yerleştirme ve sıkıştırma işlemlerinin etkisi Beton yaşının ve betona uygulanan kürün etkisi Geçirimsizliğin sağlanmasında katkı maddelerinden de yararlanılır. Basınçlı geçirimsizlik için plastifiyan adı verilen sahip tozlar kullanılır. Diatome toprağı, silis dumanı gibi maddeleri örnek olarak gösterebiliriz. Kılcal su geçirimliliği içinse su itici niteliğe sahip katkılardan yararlanılır. 5.4. Sertleşmiş Betonun Dayanıklılığı Beton, hizmet süresi boyunca, bünyesinde yıpranmaya yol açabilecek birçok kimyasal, fiziksel etkenlerle karşılaşır. Bu fiziksel ve kimyasal olaylar sonunda, beton daha boşluklu bir malzeme durumuna gelir, içindeki demir paslanabilir, beton aşınabilir ve betonun içinde çok büyük gerilmeler oluşabilir. Bütün bu olaylar, betonun hasar görmesine, hizmet edemez duruma gelmesine yol açar. Bilindiği gibi, yapıların tasarımında, betonun hedeflenen dayanımdan daha düşük dayanıma sahip olmaması istenir. Ancak, betonun hizmet gördüğü süre boyunca karşılaştığı fiziksel ve kimyasal olaylar karşısında yeterli direnci gösterebilmesi, yani, yeterince dayanıklı olması, en az, betonun dayanımı kadar, hatta çoğu zaman beton dayanımından daha önemlidir. Dayanıklılık, “durabilite” veya “kalıcılık” olarak da adlandırılmaktadır. Betonun dayanıklılığını olumsuz olarak etkileyen bazı önemli fiziksel ve kimyasal olaylar aşağıda ele alınacaktır. 5.4.1. Donma-Çözülme Etkisi Beton binaların çıplak kalacak yüzleri, köprü kirişleri, barajlar, beton yol döşemeleri, hava meydanı pistleri gibi yüzleri atmosfer etkilerine açık kalacak elemanlarda soğuk iklim bölgelerinde donmaya dayanıklılık şartı aranır. Donma çözülme tekrarlarından betonun zarar görmesi, boşluklarına girecek suyun donması ve donmadaki hacim genişlemesi ile ilgilidir. Tekrar tekrar yer alan donma-çözülme olayları karşısında, betondaki iç gerilmeler sebebiyle, beton yüzeyindeki agregalar gevşeyip kopmakta, beton içinde çatlaklar oluşmakta, ve bu çatlaklar giderek daha büyük çatlaklar haline gelmektedir. Şiddetli ortamda çok sayıda donma-çözülme olayına maruz kalan en iyi betonlar bile en çok bir-iki yıl içinde büyük hasar görebilmektedir. Betonun donma-çözülme olayları karşısında yeterli dayanıklılığı gösterebilmesi için, hava sürükleyici katkı maddeleri kullanılarak “hava sürüklenmiş beton” üretilir. 5.4.2. Betondaki Kalsiyum Hidroksitin Çözünmesi ve Beton Yüzeyinde Çiçeklenme Oluşması Çimentonun hidratasyonu sırasında ortaya çıkan kalsiyum hidroksit (Ca(OH)2), suya karşı dayanıklı değildir, suda çözünür. Betonun içine yağmur suyu, kar suyu, yüzey suları, yeraltı suları ve endüstri atıklarının suları gibi değişik kaynaklı sular sızabilmektedir. Betonun 14 içinde az miktarda bazı tuzlar da bulunabilmektedir. Bu tuzlar, betonun içine sızan sularla girip yerleşmiş olan, ve/veya beton üretiminde kullanılmış agrega tarafından daha önce emilmiş ve agreganın boşluklarında çökelmiş olan tuzlardır. Sertleşmiş betonun içine su sızması ile, betonun içinde mevcut olan tuzlar da eriyik duruma dönüşür. Betonu içine sızan suların etkisiyle çözünen kalsiyum hidroksiti ve tuzları içeren su, kapiler hareketle betonun yüzeyine doğru hareket eder. Beton yüzeyine çıkan suyun buharlaşması sonucunda da, suyun içinde bulunan kalsiyum hidroksit ve tuzlar, beton yüzeyinde ince bir çökelti tabakası oluşturur. Kalsiyum hidroksit, havadaki karbondioksit ile temas ederek, CaCO3 (kalsiyum karbonat) haline dönüşür. Bu çökelti tabakası kalınlığı genellikle 3-4 mm ile 10-15 mm arasında değişir. Çökeltinin büyük bir kısmı kalsiyum karbonattan oluştuğu için beyaz renkte bir görünümdedir. Kalsiyum karbonatın yanısıra, çok az miktarda sodyum sülfat, sodyum karbonat, sodyum bikarbonat, sodyum silikat, potasyum sülfat, kalsiyum sülfat, ve magnezyum sülfat gibi bileşenler de bulunabilir. Bu tuzlar da beyaz veya beyaza yakın açık gri renkte bir görünüm oluşturur. Bu şekilde beton yüzeyinde kristaller halinde ince bir beyaz tabaka oluşması olayına “çiçeklenme” denir. Nemli ortamın çiçeklenme olayına büyük etkisi olmaktadır. Çiçeklenme, yağışlı kış sezonunda daha çok olur, ilkbaharda azalır, yazın hemen hemen hiç oluşmaz. Betonun yerleşmesini takip eden ilk aylarda büyük hızla oluşan çiçeklenme, zamanla azalır, ve genellikle üç-dört yıl sonra, hemen hemen sona erer. Çiçeklenme olayı sonunda betonun görünümü bozulur. Çözünme az miktarda oluşmuş ise, betonun dayanımı çok fazla etkilenmez. Ancak çiçeklenme olayı devam ettikçe beton boşluklu duruma gelir, dayanımı ve dayanıklılığı azalır. Çiçeklenmeyi azaltabilecek önlemleri şöyle sıralayabiliriz: Beton, mümkün olduğu kadar boşluksuz olmalıdır. Betonun üretimi esnasında, betonun içine su sızmasını önleyecek ve betonun geçirgenliğini azaltacak katkı maddeleri kullanılmalıdır. Yapıların tasarımında, betonun içine su sızmasını önleyecek önlemler alınmalıdır. Uygun özellikte çimento kullanılmalıdır. ince taneli puzolanik katkı maddeleri kullanılabilir. Agrega yıkanarak içindeki tuz ve yabancı maddeler uzaklaştırılabilir. 5.4.3. Sülfat Etkisi (Sülfat Hücumu) Yeraltı sularında, bazı killi topraklarda, ve cürufla doldurulmuş arazilerde oldukça yüksek miktarlarda sodyum sülfat, kalsiyum sülfat, magnezyum sülfat ve potasyum sülfat gibi tuzlar bulunabilmektedir. Sertleşmiş betonun içine dışarıdan sızan sularla birlikte giren sülfatlar, betonun genleşip çatlamasına yol açan kimyasal olayların gelişmesine sebep olur. Sülfatların betonda yarattığı yıpratıcı etki, “sülfat hücumu” olarak isimlendirilir. Sülfat hücumuna maruz kalan betonların yüzeyi, karakteristik olarak, beyazımsı bir görünüm alır. Sülfatların yıpratıcı etkisi, genel olarak, beton blokların kenarından ve köşelerinden başlar. Daha sonra, bu etki, betonun iç kısımlarına doğru yoğunlaşarak, beton yüzeyinin tabaka tabaka büyük parçalar halinde parçalanmasına neden olur. Yapıların temel betonları, istinat duvarı betonları, kanal kaplama betonları ve beton borular, sülfat hücumunun çok sık rastlandığı betonlardır. Sülfat hücumunu azaltabilmek için; beton mümkün olduğu kadar geçirimsiz üretilmeli, uygun türde çimento ve/veya puzolanik özellikli özel mineral katkı maddesi kullanılmalıdır. 15 5.4.4. Deniz Suyunun Etkisi Deniz sularında değişik türlerde ve miktarlarda tuzlar bulunur. Deniz sularındaki sülfatların sertleşmiş betonun içine girmesi ile oluşan reaksiyonlar 5.10.3.’de anlatılanlardan farklı değildir. Ancak, deniz sularının içindeki sülfatların betonda yarattığı yıpratıcı etki, topraktaki ve yer altı sularının içindeki sülfatların etkisi kadar şiddetli olmamaktadır. Deniz sularının içinde klorür iyonunun bulunuyor olması, sülfat reaksiyonları sonunda ortaya çıkan ürünlerin daha az genleşme yaratmasına sebep olmaktadır. Deniz suyu etkisine maruz kalan betonlar, sülfat hücumunun yanında, gözeneklerinde biriken (çökelen) tuz kristallerinin yarattığı basınç sebebiyle de genleşip yıpranabilir. 5.10.1’de sülfat hücumunu azaltan önlemler, deniz suyunun etkisini azaltmak için de geçerlidir. Deniz suyunun etkisine maruz kalacak betonların üretiminde kullanılan su/çimento oranı 0.45’i geçmemelidir. Deniz sularının beton yapılara esas zararı, bu tür sularda bulunan klordan kaynaklanmaktadır. Klor betondaki donatının korozyonunu hızlandırmaktadır. 5.4.5. Asit Etkisi (Asit Hücumu) Sertleşmiş betonun içine sızan sularda bulunan asitler, betonun genleşip hasar görmesine yol açan kimyasal olayların oluşmasına sebep olur. Asitlerin betonda yarattığı yıpratıcı etki, “asit hücumu” olarak isimlendirilir. Asitler değişik kaynaklı olabilir: 1) Havadaki karbondioksit (CO2), suyun içinde çözünerek, zayıf bir karbonik asit (H2CO3) oluşturur. 2) Organik atık maddelerin taşındığı kanalizasyon sistemlerinde,atık maddelerin içerdiği kükürtlü bileşenler, anaerobik bakterilerle (serbest oksijene ihtiyaç olmadan yaşayabilen bakterilerle) birleşerek, nemli ortamda önce hidrojen sülfid (H2S) ve daha sonra da sülfirik asit (H2SO4) oluşturur. 3) Kömür veya çürümüş nebatların bulunduğu bölgelerdeki yer altı suları, bir miktar asit içerebilir. 4) Yakıtlarda atmosfere salınan kükürt dioksit (SO2), su içinde çözündüğünde, sülfüröz asit (H2SO3) ve sülfirik asit oluşur. Asitli suların betonda yol açacağı hasarı azaltabilmek için alınması gereken ilk önlem, betonun mümkün olduğu kadar geçirimsiz olmasını sağlamaktır. Beton yüzeyinin bitümlü veya reçineli maddelerden ince bir tabakayla kaplanması da, asit etkisinin azalmasına sebep olur. Asit hücumuna maruz kalacak betonların, daha az kalsiyum hidroksit oluşmasına yol açacak türdeki çimentolarla ve/veya ince taneli puzolanik katkılarla üretilmesi gerekir. 5.4.6. Karbonatlaşma Kırlardaki temiz havada %0.03 kadar karbondioksit bulunur. Büyük şehirlerdeki havada ise %0.3’e varan miktarlarda karbondioksit yer alır. Yer altı suları da karbondioksit içerir. Daha önce 5.8.1’de anlatıldığı gibi, beton yüzeyine temas eden ve betonun içine giren karbondioksit, betonun içinde bulunan kalsiyum hidroksit ile reaksiyona girerek karbonatlaşmaya yol açmaktadır. Karbonatlaşma, havadaki karbondioksit miktarının çok az olduğu durumlarda bile oluşmaktadır. Bu durumda reaksiyon çok yavaş seyretmektedir. Karbonatlaşma, beton yüzeyinden başlayarak, içeriye doğru ilerler. Bu sebeple, yüzeye yakın bölgeler (yüzeyden 2.5-3.0 cm kadar içerideki beton) karbonatlaşmanın etkisi altındadır. Betondaki karbonatlaşmanın daha az olmasını sağlayabilmek için en önemli tedbir, betonu mümkün olduğu kadar geçirimsiz üretmektir. Karbonatlaşma sonunda rötre 16 oluşmaktadır. Ayrıca karbonatlaşmanın oluştuğu bölgelerde demirlerin korozyonu hızlı olmaktadır. Bunun yanında karbonatlaşma sonunda beton dayanımında çok az bir artış meydana gelmektedir. Karbonatlaşma sonunda oluşan CaCO3 kristalleri, çimento hamurundaki kapiler boşluklara yerleştiği için, beton nispeten geçirimsiz olabilmektedir. 5.4.7. Alkali-Agrega Reaksiyonu Daha önce agregalar bahsinde anlatıldı. 5.4.8.Betondaki Çelik Donatının Korozyonu Beton içindeki çelik donatı, zamanla, paslanma denilen olay ile karşı karşıya kalabilmektedir. Paslanmaya uğrayan donatının kesitinde küçülme olur. Pasın hacmi, paslanmada rol alan demirin hacminden yaklaşık 2.5-3 kat büyüktür. Bu sebeple sertleşmiş betonun içinde çok büyük gerilmeler oluşur. Betondaki pH değeri, betondaki karbonatlaşma, betonun nemliliği, betona sızan oksijen, betondaki klor iyonu konsantrasyonu korozyonu etkileyen faktörlerdir. Betondaki çelik donatının korozyonunu azaltacak önlemler: 1) Geçirimsiz beton üretilmesi 2) Beton yüzeyinin su itici maddelerle, veya uygun bir malzeme tabakasıyla kaplanması 3) Beton üretiminde korozyonu engelleyici katkı maddelerinin kullanılması 4) Çelik donatıların yüzeylerinin epoksi veya uygun bir madde ile korunması 5) Pas payının yeterli kalınlıkta olması 5.4.9.Aşınma Beton yüzeyine sürtünme veya çarpma şeklinde gelen kuvvetler, beton yüzeyini adeta törpülercesine etki yaratarak, yüzeyin aşınmasına yol açar. Aşınma yavaş tempoda yer alan fiziksel ve mekanik bir olaydır. Aşınmanın oluştuğu betonla yapılar şunlardır: Kaldırım ve döşeme betonları, beton yollar, baraj, tünel, boru, köprü ayağı gibi yapılardaki betonlar. Beton yüzeyinin aşınmaya dayanıklı olabilmesi için yapılması gerekenler: 1) betonun basınç dayanımı yüksek olmalıdır. 2) Beton üretiminde kullanılan agregalar aşınmaya yeterince dayanıklı olmalıdır. 3) Taze betondaki terlemenin ve plastik rötre çatlaklarının minumun düzeyde yer almasına dikkat edilmelidir. 4) Taze betonun yüzeyinin düzeltilmesi uygun tarzda yapılmış olmalıdır. 5) Beton yüzeyinde gerekirse yüzey sertleştirici maddeler kullanılmalı, veya betonun üst bölümünde daha sert bir beton tabakası oluşturulmalıdır.