Beton Nedir? Betonun Özellikleri, Basınç ve Çekme Dayanımı

BETON

Beton Nedir
Beton Nedir

Beton; Agrega (kum, çakıl, kırma taş, mıcır), su, katkı maddeleri ve bağlayıcı olarak çimentonun uygun oranlarda ve homojen olarak karıştırılıp yoğurulması ile oluşan, oldukça önemli bir yapı malzemesidir.

Bahsedilen malzemelerin belli oranlarda karıştırılması sonucu kalıplarda şekil alabilen plastik kıvamda bir malzeme üretilir. Plastik kıvamda olması diğer malzemelere göre betonu üstün yapan en önemli özelliğidir.

Taze Beton – Sertleşmiş Beton ve Dozaj

Taze beton sertleşmiş beton ve dozaj nedir
Taze beton sertleşmiş beton ve dozaj nedir

Agrega, su ve çimento ile ilk karıldığında betona şekil vermek kolaydır. Betonun plastik kıvamda olduğu ve bu özelliğini koruduğu, işlenebilir olduğu haline “taze beton” adı verilir.

Birkaç saat içinde katı hale geçmeye başlar ve mukavemet kazanmaya başlar. Yeterli miktarda mukavemet kazanan betona “sertleşmiş beton” denilmektedir.

Dozaj; Dökülmüş ve sıkıştırılması yapılmış 1 m3 betonun içerisindeki çimentonun kg birimi olarak miktarıdır.

Betonun dayanımında ve kalitesinde dozaj, agrega granülometrisi, su/çimento oranı ve betonun yerleştirilmesi, sıkıştırılması önemli etkenlerdendir.

Kimyasal Katkı Malzeme Eklenmesi

Bileşenlerinde önceleri yalnızca su, çimento ve agrega olan beton içerisine teknolojinin gelişmesi ile birlikte kimyasal ve mineral katkılarda ilave edilmeye başlamıştır. Bu katkılar sayesinde üretim ve uygulama aşamasında karşılaşılan pek çok soruna çözüm getirilmiştir.

Katkı maddelerinin su azaltıcı, akışkanlaştırıcı, işlenebilirliği artırma, priz hızlandırıcı veya geciktirici, hava sürükleyici, su geçirimsizlik, sertleşme hızlandırıcı, su tutucu, yüzey geciktirme, korozyon azaltma gibi pek çok görevi vardır.

Agrega Granülometrisinin Önemi

Agrega granülometrisinin önemi
Agrega granülometrisinin önemi

Betonun dayanımının ve sıkılığının yüksek olması istenilen bir durumdur ve bunu gerçekleştirmek için agregaların granülometrisi oldukça önemlidir. Karışım içerisindeki boşluğun en az seviyede tutulmasına gayret edilmelidir. Büyük daneli agrega arasındaki boşluklar daha küçük daneli agrega ve çimento hamuru ile iyi bir şekilde dolarsa mukavemeti ve sıkılığı yüksek beton elde edilmiş olur. Beton bileşenlerinin karışımında TS 706 da verilen elek karışım oranlarına uyularak sıkı ve dayanımlı beton elde edilebilir.

Kendiliğinden Yerleşen Beton

KYB (Kendiliğinden yerleşen beton), herhangi bir vibrasyon işlemine gerek duyulmadan kendi ağırlığı ile sık ve dar donatılara yerleşebilen oldukça akıcı kıvamda bir betondur. Terleme ve ayrışma gibi sorunlar gözükmez ve yerleştirmede oluşabilecek işçilik hatalarının önüne geçilebilir.

(Daha fazla bilgi için kendiliğinden yerleşen beton ile ilgili içeriğimizi okuyabilirsiniz.)

Beton Numunesinin Alınması

Beton nunumesi alınması
Beton nunumesi alınması

Bir betonun kalitesi hazır beton kullanımı ile garanti altına alınmış olur. Hazır beton firmaları şantiyelerin ihtiyacı olan betonu karşılamak ile sorumludur. Bu firmalar ise ürettikleri betonun kalitesini TS 11222 hazır beton standardı ile uyumlu tutmak yükümlülüğündedir.  Betonun kalitesi ise betondan alınacak numuneler ile belirlenir. Numune sayıları ve ölçüleri standartlarda da belirtilmiştir. Beton numune alım işleminde tek bina için beton dökümünde her 100 metreküpte bir ve eğer dökülen beton miktarı günlük 100 metreküpten az ise bir günde dökülen beton miktarı olarak aralıkları belirlenir.  Bu miktardaki betonlardan 6 adet numune alınması zorunludur.  Bu alınan numunelerin dökülen betonun kalitesini doğru bir şekilde temsil etmesi adına 3 tane değişik mikserden ikişer adet numune alınmalıdır. Bu alınan 2 numuneden biri beton dökümünü takip eden 7. günde test edilecek iken bir diğer numune ise 28. günde test edilecektir.

Beton numunenin test edilmesi
Beton numunenin test edilmesi

Bir betonun üretiminde karışımı yapılırken aynı malzemeler kullanılmış dahi olsa, bu beton farklı dayanım özellikleri gösterebilir. Boyut, alınan numunenin geometrisi gibi değişkenler bunu etkileyebilmektedir.

 Kaliteli bir beton nasıl olur? 

Bir betonun mükemmel olması ya da mükemmele yakın olması maliyeti oldukça artıracaktır. Beton üretiminde asıl amaç emniyetli bir şekilde öngörülen servis ömrü boyunca görevini yapabilmesidir. Kaliteli bir beton, işlenebilirdir. İşlenebilirlik tanım olarak, döküm, taşıma, yerleştirme gibi işlemlerin kolaylıkla yapılabilmesidir. Aynı zamanda kaliteli bir beton kimyasal etkiler, yıpranmalar ve hava koşullarına karşı az reaksiyon göstererek dayanıklılık özelliğini korur. Permeabilite özelliği ise betonun gözenekli ve geçirgen yapısını ifade eder.

Betonun Basınç Dayanımı

Deprem anında yapılarda oluşan hasarların en önemli sebebi öngörülen beton kalitesinin sahadaki gerçek beton kalitesi ile uyuşmamasından kaynaklanır. Hesap üzerinde öngörülen beton dayanımından düşük dayanımlarda olan beton kullanılması ile hasarlar oluşmaktadır. Beton dayanımlarının sınıflandırılıp sıralanması betonun basınç dayanımı na göre yapılır.

Donatı kalite ve düzeni ne kadar iyi olursa olsun, basınç dayanımı düşük olan bir beton kullanıldığı zaman hasarlar kaçınılmaz olmaktadır. Dayanım aynı zamanda mukavemet olarak bilinmektedir, bir malzemenin taşıyabileceği en yüksek gerilme olarak da bilinmektedir.

Betonun basınç dayanım testi 150 mm çapında ve 300 mm yüksekliğinde standart deney silindirleri ile yapılır. 28.gün sonunda TS 3068’e göre elde edilen sonuçlara bakılarak dayanım belirlenir.

Beton karakteristik basınç dayanımı fck , denenecek silindirlerden elde edilecek basınç dayanımlarının bu değerden düşük olma olasılığı % 10 olan değerdir. Gerektiğinde basınç dayanımı küp deneylerinden de elde edilebilir.

Beton karakteristik basınç dayanımı ile belirlenen bu betonun basınç dayanımı değeri, fck ile belirtilir ve hesaplarda kullanılır.

Betonlar normal ve yüksek dayanımlı olarak ikiye ayrılmaktadır. Kullanılacağı projedeki özellikler ve gerekliliklere göre karar verilen yüksek veya normal dayanımlı betonlar, sahip oldukları basınç dayanımları ile bu şekilde sınıflandırılmaktadırlar.  Yüksek dayanımlı betonun basınç dayanım sınırı ise 41 MPa olarak tanımlanmıştır. Bu değerden daha büyük dayanımda olan betonlar için yüksek dayanımlı beton denilmektedir. Tersine, bu beton dayanımından düşük olan değerdeki dayanımlar için ise normal dayanımlı beton denilmektedir ve kullanım alanına göre ve proje özellikleri ile birlikte standartlara göre seçilmektedir.

Köprü ve yüksek binalarda tercih edilen yüksek dayanımlı betonlar yükleri taşımada ve ağırlığın azaltılmasında normal dayanımlı betonlara göre daha etkilidirler. Uzun servis ömrü, düşük bakım ve estetik sağlarlar.

Betonun Çekme Dayanımı

Betonun çekme dayanımı basınç dayanımı ile karşılaştırıldığında oldukça düşüktür. Bu sebepten ötürü hesaplamalarda ihmal edilir.  Betonun çekme altında çalışmasının oldukça sınırlı olduğu bilinmektedir. Fctk olarak gösterilen betonun karakteristik çekme dayanımı deneyler ile yaklaşık olarak hesaplanabilmektedir.

Denklem 1

Denklem kullanılarak da betonun karakteristik eksenel çekme dayanımı hesaplarda kullanılmak üzere  bulunabilmektedir.

Burada;

fctk : Betonun karakteristik eksenel çekme dayanımı,

fck : Betonun karakteristik basınç dayanımını göstermektedir.

Betonun Elastisite Modulü 

Betonun özelliklerini belirtirken, belirtilmesi gereken bir diğer özellik ise betonun elastisite modulü dür.

Betonun basınç dayanımı, yaşı, yükleme tipi ve çimento agrega oranları gibi etkenlere bağlı olan elastisite modülünü kesin olarak tanımlamak oldukça güçtür.

Betonun elastisite modülü için farklı tanımlar yapılmaktadır.

  1. Gerilme-Şekil değiştirme diyagramının başlangıç noktasına çizilen teğetin eğimi başlangıç elastisite modülü olarak adlandırır.
  2. Gerilme-Şekil değiştirme diyagramının herhangi bir noktasına çizilen teğetin eğimi teğet modülü’dür. Bu elastisite modülü için toplam beton dayanımını %50’si alınır.
  3. Gerilme-Şekil değiştirme diyagramının başlangıç noktası ile herhangi bir gerilmeye karşılık gelen noktaya çizilen doğrunun eğimine de sekant modülü adı verilir.

Pek çok ülkede yapımda kullanılan stardart ve yönetmeliklerde elastisite modülü hesaplamaları için betonun karakteristik basınç dayanımından çıkarım yapılmaktadır.

Ülkemizde ise TS 500’de belirtilmiş olan elastisite modülü hesaplama yöntemi formülde verilmiştir.

beton elastisite modülü formülü
Denklem 2

Burada,

fckj= “ j ” günlük betonun karakteristik silindir basınç dayanımını,
Ecj= Normal agırlıktaki “ j ” günlük betonun elastisite modülünü göstermektedir.

Darbe yüklemeleri için ise denklem 2’den elde edilen değerlerin % 10 arttırılması öngörülmektedir (TS 500, 2000).

TS 500 (2000)’de j günlük betonun kayma modülü, elastisite modülünün belirli bir oranı olarak denklem 3’de gösterildiği gibi verilmiştir.

Gcj = 0,40. Ecj (Denklem 3)

Gcj= j günlük betonun kayma elastisite modülü,
Ecj= j günlük betonun elastisite modülünü göstermektedir.

Buradan anlaşıldığı gibi kayma modülü elastisite modülünü %40’ı olmakta ve aralarında doğrusal bir orantı bulunmaktadır. Bu sebeple elastisite modülünü etkileyen bütün faktörler kayma modülünü de etkileyecektir.

Çok Eksenli Yüklemeler Altında Beton Davranışı 

Yapılarda elemanlar tek bir doğrultuda yükleme ile karşılaşmazlar. Özellikle deprem anında pek çok eksenden yüklemeler ile karşılaşabilmektedirler. Durum böyle olunca yapı elemanlarının karşılaşacağı farklı eksen yüklemelerinin önceden dizayn edilmesi, öngörülmesi gerekmektedir. Çok eksenli gerilme davranışlarının anlaşılabilmesi için iki veya üç eksenli yükleme beton kırılma deneyleri yapılabilmektedir.

beton kırılma çizgisi
Sekil 1: İki eksenli yükleme altındaki betonun kırılma çizgisi.

Şekilde de görülebileceği üzere birden fazla eksenli yüklemeye maruz kalmış bir betonun kırılma eğrilerinde iki doğrultulu yükleme bulunduğu takdirde dayanım, tek eksende yükleme bulunan dayanıma göre yüzde 25 kadar daha fazla olduğu görülmektedir. Bu yüklemenin iki eksende de eşit olması durumunda ise yüzde 15’lik bir artış söz konusu olmaktadır.

yanal basınç altında beton
Sekil 2: Yanal basınç etkisindeki gerilme-sekil degistirme egrisi.

Şekil 2’de görüldüğü gibi, yanal basınç etkisinde olan bir betonun her bir eğri üstünde yanal basınç sabit tutulmuş iken, eksenel basınç gerilmesi ise kırılmaya kadar artırılmıştır. Deney sonucunda beton yanal basıncın artırılması durumunda betonun büyük şekil değiştirmeler yapabildiği gözlenmiştir. Aynı zamanda dayanımı da artmıştır. Sonuç olarak beton yanlarından desteklenirse dayanımı artmıştır ve plastik şekil değiştirmeler ile bir nevi enerji sönümleme görevi göstermiştir.

Betonda Poisson Oranı

Poisson oranı, en basit tanımı ile şekil değiştirme belirtecidir. Bir elemanın yük etkisi altında enine şekil değiştirmesinin boyuna şekil değiştirme oranına denmektedir. TS 500 içinde de yer verilen bu kavram, standart içinde 0.20 olarak tanımlanmıştır.

Betonda Isıl Genleşme Katsayısı

Beton için ısıl genleşme katsayısı çimentonun dozajıyla değişim göstermektedir. Dozajı fazla olan bir betonun ısıl genleşme katsayısı da fazla olmaktadır, bu bağlantı doğru orantılıdır.

Betonda Sünme Büzülme Nedir?

Beton da diğer malzemeler gibi zaman içerisinde değişimler göstermektedir. Büzülme ve sünme de zamana bağlı olarak gerçekleşen değişimlerdir. Kullanılabilirliği etkileyen kavramlar olan büzülme ve sünmeler, hesaplamalarda kesinlikle göz önüne alınmalıdır.

Betonda gerçekleşen büzülme olayı, betonun atmosfer şartlarında bırakıldığı takdirde içinde bulundurduğu fazla suyu yüzeyine çıkararak buharlaştırması sonucunda oluşmaktadır. Bu buharlaşma ve su kaybı sonucunda beton çatlakları ve büzülme meydana gelmektedir. Bu çatlaklar ise atmosfer şartları ile donatının karşı karşıya kalmasına sebep olarak korozyona yol açacaktır. Korozyona uğramış donatı günden güne dayanımını ve önemli özelliklerini kaybedecektir. Beton kürlenme esnasında fazla rüzgar ve buharlaşma koşullarıyla karşı karşıya kalırsa bu büzülme oranı daha yüksek olabilmektedir. Büzülmeyi en az düzeyde tutmak için karışım içindeki su miktarı olabilen minimum seviyede kalmalıdır. Betonun kürü iyi ve kaliteli olarak yapılmalıdır, önem verilmelidir. Aynı zamanda büzülmeye karşı bir önlem olarak da büzülme donatısı kullanılmalıdır.

Büzülmenin yanında karşımıza çıkabilecek olan bir diğer kavram ise sünmedir. Betonda sünmeyi etkileyen bazı etmenler vardır. Bu parametreleri  belirtmek istersek şu şekilde sıralayabiliriz:

  1. Betonun kürü sünme oluşumunda doğrudan etkilidir. Yükleme öncesinde betonun kürü fazla olursa sünme miktarı azalır.
  2. Beton dayanım da sünmeyi etkileyen bir parametredir. Yüksek basınç dayanımlı betonlar daha az sünme özelliği gösterirler.
  3. Yüksek sıcaklıklarda sünme artış gösterir.
  4. Nemli ortamlarda betonda sünme azalır. Nem oranı sabit tutulabilmiş olur. Nem kaybı yaşanmaz.
  5. İnce yapı elemanlarındaki hacim/yüzey alanı oranı daha küçük olduğu için suların buharlaşması da daha kolay olmaktadır. Bu sebeple sünme de daha fazla olmaktadır.
  6. Su/çimento oranının artması sünmeyi azaltır.

Beton ile İlgili Diğer Makaleler:

Paylaşmak Güzeldir

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir