KALİTELİ ve EKONOMİK BETON NASIL ÜRETİLİR?

Beton çimento, su, doğal veya yapay ince ve kalın agrega, minneral katkı ve kimyasal katkıdan oluşan başlangıçta plastik daha sonra katılaşma sürecini tamamlayıp sertleşen bileşime beton denir.   Beton içerisinde kaba agrega –50 C sınıfına kadar- dolgu malzemesi olarak kullanılır. Çimento, ince agrega ve su dan oluşan harç, dolgu malzemesi –kaba agrega- arasındaki boşlukları doldurup, dolgu malzemesinin – kaba agreganın- üzerini filim gibi sararak ve dolgu malzemesinin – kaba agrega – daneciklerini birbirine bağlayarak betonun oluşumunu sağlayan bağlayıcı malzemedir.   Harç içerisinde ince agrega yüzdesinin artması ince agrega yüzey alanını lineer olarak artırır.

İnce agrega harç içerisinde belli orana kadar karışım içersinde boşlukları azaltır. İnce agreganın fazlası ise boşlukları tekrar arttırır.   Betonda istenilen dayanımın sağlanması; Çimento Pastası’nın kalitesine, yani su/çimento oranına ve harç -ince agrega- kalitesine bağlıdır.   Akışkanlığı sağlayabilmek için , çimento pastası miktarının arttırılmasını gerektirir.

ÇİMENTO PASTASININ GÖREVLERİ:  

* Kaba agrega boşluklarını doldurmak.
* Agrega yüzeyleri film gibi sarmaktır.

BETON ÜRETİMİNDE İDEAL GRANÜLOMETRİ  

İideal bir granülometride aranan başlıca özellikler:

* Mümkün olduğu kadar az boşluklu, diğeride mümkün olduğu kadar az yüzeyli karışım olmasını sağlamaktır.

* İstenilen akışkanlığı, en küçük su gereksinimi ile sağlayan granülometrik bileşim olmalıdır. (İnce agrega; 5-15 mm dane çapında kaba agrega 15-32 mm dane çaplarında olmalıdır)

BETONDA ARANAN ÖZELLİKLER ve BETON MUKAVEMETİNE TESİR EDEN FAKTÖRLER  

1- ÇİMENTONUN DEĞİŞMESİ:

Betonun diğer bileşenleri ve karışım oranlarının aynen kalmasına karşın çimentonun cinsi ve normal dayanımı değiştirildiği takdirde beton basınç dayanımı çimento norm dayanımına uygun olarak değişir. Beton mukavemetine tesir eden faktörler

2- SU/ÇİMENTO (W/C) ORANININ DEĞİŞMESİ:  

Beton basınç dayanımı üzerinde en büyük etkiyi su/çimento oranı yapar. betona su üç amacı gerçekleştirmek için ilave edilir.

* Çimentonun hidratasyon (kimyasal) reaksiyonunu sağlamak için ağırlığın %26 oranında suya gereksinim vardır.

* Agrega yüzeylerini ıslatmak ve çimento ile agrega arasındaki aderansı sağlamak için ağırlığın %10 u kadar suya gereksinim vardır. Agrega yüzey alanı arttığında su gereksinimi artacaktır.

* Betonun akışkanlığını sağlamak için ağırlığın % 12 si kadar suya gereksinim vardır. daha fazla akışkanlık isteniyorsa, su yerine kimyasal akışkanlaştırıcı kullanılmalıdır.

* Betonda çimentonun hidratasyon prosesinin dışında ilave edilmiş olan su zaman içerisinde buharlaşarak ortamdan ayrılır ve buharlaştığı yerde hacmi kadar boşluk bırakır. Aynı zamanda betonda su/çimento oranı ne kadar artarsa betonun büzülme katsayısı da o kadar artacak demektir. Betonun büzülme katsayısının artması betonda çatlamaların oluşumuna neden olacağı gibi çimento pastası ile agrega arasındaki aderansı zayıflatacaktır. Betonda su hacminin bulunduğu ortamdan uzaklaşmasıyla oluşan boşluklar beton basınç dayanımlarının azalmasına neden olur. Beton içindeki su/çimento oranını gereksinim altında kullanılması da çimentonun hidratasyon prosesini tamamlamamasına neden olacağından ve beton homojen yerleştirilemeyeceğinden beton basınç dayanımlarının azalmasına neden olur.

* M3 betonda agrega (dmax) ına göre su/çimento/hava/agrega artışı –azalışı: Dmax küçüldükçe betonun dayanımları azalmakla birlikte betonun nitelikleri olumsuz etkilenmekte. Dmax büyüdükçe betonun dayanımı artmakta betonun nitelikleri olumlu yönde yükselmekte olduğu gözlenmektedir.

Not: Bu bilgiler özel şekilde üretilen ve kendiliğinden yerleşen beton (self-compacting concrete) diye adlandırılan beton için geçerli değildir.

3- GRANÜLOMETRENİN DEĞİŞMESİ:  

Agrega granülometrisinin ve şekil yapısının değişmesi istenilen beton akışkanlığının değişmesine neden olacağı gibi betonun su ve çimento gereksinimi de değiştiri. Beton basınç dayanımı artan su miktarından, artan agrega yüzeyinden ve bozulan şekil yapısından beton içerisindeki çimento hacminin yetersiz kalmasından basınç dayanımları düşer.

4- BETON KARIŞIM ORANININ TESİRİ:  

Beton bileşenlerinin (çimento, su, kaba ve ince agrega) karışım oranlarındaki değişikliğin beton basınç dayanımları üzerindeki tesirlerini anlayabilmek için bu bileşenlerin beton basınç dayanımlarına etkilerini bilmek gerekir. Her durum için bileşenlerden birinin değişip diğerlerinin sabit kaldığı varsayılır.

* Su: Su miktarındaki değişikliğin beton basınç dayanımlarına yaptığı etki su/çimento oranında anlatıldığı gibidir.

* Çimento: Çimento betonun iskeletini teşkil eden ince ve kaba agrega tanelerini birbirinr bağlayan ve bu sayede beton içinde aderans ve kohezyonu temin etmek sureti ile betonun mekanik dayanımına sahip olmasını sağlayan önemli bir malzemedir. Basınç dayanımı diğer miktarlar aynı kalmak koşuluyla çimento miktarıyla beraber artmaktadır. (belli bir seviyeye kadar)

* İnce Agrega: İnce agrega miktarındaki artış betonu daha kıvamlı ve kaba agregayı sarma özelliğini arttırmakla beraber su gereksinimini arttiracağı için basınç dayanımlarında düşüşe neden olur. İnce agreganın harç dayanımını arttırmanın bir başka yolu da ince agrega içerisine kırma ince agrega ilave edilmesidir.

* Kaba Agrega: Dayanımların ve diğer özelliklerin yüksek bir değerde olması için betona konulması gereken su miktarının da makul düzeyde tutulması gerekir. diğer bir deyişle betonun bileşenlerinin bileşimi o şekilde olmalıdır ki konulacak su gereksinimi mümkün olan en küçük gereksinime eşit olsun, bunu sağlayabilmek için beton bileşenlerinin oranını tesbit ederken mümkün olduğu kadar fazla miktarda kaba agrega ve mümkün olduğu kadar az miktarda ince agrega kullanılmalıdır ki beton bileşenlerinin su gereksinimi az olsun.   Kaba agreganın en büyük boyu olan dmax büyüdüğünde su miktarı azalacaktır. kompositelerin büyük olmasını temin etmek maksadıyla dmax ı mümkün olduğu kadar büyük seçtiğimizde beton basınç dayanımlarını arttırabiliriz.. kaba agreganın büyük olmasından ve dmax ının büyük tesbit edilmesinden dolayı betonda işlenebilme zorluğu ve ayrışma (segregasyon) gözlenebilir.bu nedenlerden ve diğer bazı faktörlerden dolayı gerek kaba agrega miktarını ve bunun maksimum dmax dane çapını bir limitten fazla arttıramayız.

5- SIKIŞTIRMANIN TESİRİ:  

Sıkıştırma işlemi taze betonun kıvamlılığı ve işlenebilirliği ile ilgilidir. taze betonun içindeki boşlukların % 0 dan % 10 a yükselmesi bugüne kadar yapılan gözlemlere göre dayanım % 100 den % 45-50 ye kadar lineer bir düşüşe uğradığı görülmüştür. Özellikle kuru, kaba agregalı dozajı düşük betonlarda sıkıştırma daha önem kazanır. Kullanılan sıkıştırma aletlerinin ve akışkanlaştırıcıların mükemmeliyetiyle beton dayanımı artar. Sıkıştırma işlerindeki başarı, beton birim ağırlığının teorik beton birim ağırlığına uygunluğu ile tesbit edilebilir…   (Üstte yerleştirme aşamasında iyi sıkıştırılmamış betondan alınan karot görülmektedir)

6- ISININ TESİRİ:  

Taze beton 21 derece centigrat ın üzerindeki bir sıcaklıkta üretiliyorsa, ortamdaki rutubette düşük ise plastik beton içindeki su ani olarak buharlaşacaktır. aynı şekilde ortamda rüzgar var ise (hava ısısı önemli değil) taze beton bünyesindeki su çok ani olarak buharlaşacak ve beton yüzeyi kuruyacak ve betonda çatlaklar oluşacaktır. Beton yüzeyindeki suyun ani buharlaşması ayrıca hidratasyon prosesinin kesilmesine neden olup dayanım güçlükleri ile karşılaşılacaktır. Taze beton başlangıçta düşük sıcaklığa maruz kalacak olursa 0 C dereceye kadar olan sıcaklıklarda uzayan priz gecikmeleri 0 C derecenin altında prizin gecikmeye uğraması hesaba katılmalıdır. Priz müddetinin gecikmesi çimentonun cinsine, sertleşme sırasında oluşan ısıya , ilave edilen suyun miktarına ve beton kesitinin kalınlığına bağlıdır. Betonun dondan etkilenmemesine dikkat edilmelidir.

7- BETON YAŞININ TESİRİ:  

Zamanla beton basınç dayanımının artması; çimentonun kalitesine, cinsine, karışım oranlarına katılan suyun miktarına, rutubet ve kürüne ve ısısına bağlıdır

8- KÜRÜN TESİRİ:  

Basınç dayanımını etkileyen faktörlerden biride beton dökümünden sonraki betonu koruma şeklidir. Beton numuneleri değişik şekilde kür edilirse değişik dayanımlar verirler. Beton üretildikten sonra uzun süre rutubetli küre tabi tutulmazsa rötre çatlakları meydana gelir. 15 C – 22 C’de 7 gün rutubetli örtü altında ve 21 gün havada bekletilen betonların eğilme dayanımları 3 gün rutubetli bir örtü ve 25 gün su altında bekletilen betonların eğilme dayanımlarının 0.76 sı kadardır. Buna karşı aynı kür şartlarına maruz betonlardan havada kür edilenlerin basınç dayanımları suda kür edilenlerin 1.14 ü kadardır. Su içerisinde bekletilen numunelerin basınç dayanımlarındaki düşüklük iç sürtünmelerin zayıflamasındandır. Numuneler uzun müddet havada bekletilirse bu defa durum su altında bekletilenlerin lehine dönüşecektir.