close

Enter

Log in using OpenID

5. BETON Giriş bölümünde betonun, taze betonun, sertleşmiş

embedDownload
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.
Author
Document
Category
Uncategorized
Views
0
File Size
218 KB
Tags
1/--pages
Report inappropriate content