BETONDA DAYANIMI ETKİLEYEN FAKTÖRLER 8/04/2017 BETONDA DAYANIMI ETKİLEYEN FAKTÖRLER Hazırlayan: Prof. Asım YEĞİNOBALI AR-GE Enstitüsü Direktörü Türkiye Çimento Müstahsilleri Birliği TÇMB

Beton Basınç Dayanımı Basınç dayanımı betonun en önemli özelliğidir. Laboratuvarda kolayca ölçülebilir. Betonun bir çok özelliği: — eğilme, çekme, kesme dayanımları, — elastik özellikleri, — büyük ölçüde dayanıklılığı basınç dayanımı ile ilişkilidir. Beton sınıflarının belirlenmesinde ve kalite kontrolunda basınç dayanımı esas alınmaktadır.

Bileşen Fazların Etkileri Deney Yöntemi 8/04/2017 Beton Dayanımı Bileşen Fazların Etkileri Deney Yöntemi Sertleşmiş Agrega Arayüzey Hamur TÇMB

Sertleşmiş Çimento Hamuru Dayanım, Gözeneklilik S/Ç Orantısı Çimento özellikleri Hidratasyon derecesi Bakım (rutubet, sıcaklık, süre) Karışım suyu Katkı maddeleri Hava Terleme

Agrega (kayaç) Agrega (tane) Dayanım, Gözeneklilik, Mineraloji Agrega (tane) Şekil Yüzey karakteri Kirlilik En büyük tane boyu Tane boyu dağılımı

Agrega - Hamur Arayüzeyi 8/04/2017 Agrega - Hamur Arayüzeyi Dayanım, Gözeneklilik Çimento hamuru bölümündeki faktörler Agrega bölümündeki faktörler Agrega - hamur reaksiyonları TÇMB

Deney Yöntemi Numune alınması, hazırlanması Numune özellikleri Ortam koşulları Yükleme hızı Deney cihazı Operatör Sonuçların değerlendirilmesi

Su - Çimento Orantısı (Abrams, 1919) 8/04/2017 Su - Çimento Orantısı (Abrams, 1919) 0.30 0.60 S/Ç fc B A C I II Şekil 2: Betonda S/Ç Orantısı ve Basınç Dayanımı İlişkisi TÇMB

Şekil 3: Betonda Kıvam-Basınç Dayanımı İlişkisi (S/Ç=0.6) 0 5 10 15 Çökme (cm) fc (Mpa) 25- 20- Şekil 3: Betonda Kıvam-Basınç Dayanımı İlişkisi (S/Ç=0.6)

Çimento Dayanımı Çizelge 1 Çimento Dayanımı Tayin Metodları Ağırlıkça Malzeme Karışım Oranları Standard Standard Standard Deney Numarası Çimento Kum Mıcır Su Numunesi Türü EN 196-1 1 3 0 0.5 40x40x160 mm (TS) 24) prizmatik ASTM 1 2.75 0 0.485 50 mm C 109 kübik BS 1 3 0 0.4 70.7 mm 4550 kübik BS 1 2.5 3.5 0.6 100 mm Çizelge 1 Çimento Dayanımı Tayin Metodları

Çimento Dayanımı - Beton Dayanımı Diğer bütün faktörler aynı kalmak kaydı ile çimento dayanım sınıfı yükseldikçe beton dayanımı da olumlu olarak etkilenir Bir araştırma sonucu: = 1.73 - 0.001 (özgül yüzey, m2/kg) - 0.008 (%C3A) = 1.20 - 1.40 Güvenilir olarak genel bir ilişki kurmak zor

____________________________________________________________ Farklı çimentolarla farklı beton sınıfları elde etmek için Beton karışım hesapları yapmak, Laboratuvarda deneme karışımları ile hesapları kanıtlamak en güvenilir yaklaşımdır. Bir beton santralında uygulanan karışımlardaki su ve çimento miktarı: BS 18 BS 20 BS 25 BS 30 Çimento (kg/m3) 305 335 395 445 KÇ 32,5 Su (kg/m3) 190 195 200 200 ____________________________________________________________ Çimento (kg/m3) 270 290 320 PÇ 42,5 Su (kg/m3) 190 195 200

Hidratasyon Derecesi - Dayanım Artışı Çimento hamuru, arayüzey ve dolayısı ile beton dayanımı çimento hidratasyonu devam ettikce artar. Hidratasyonun artış hızı ve tamamlanma derecesi bazı faktörlere bağlıdır: S/Ç orantısı Çimento özellikleri ve türü Betonun yaşı Bakım koşulları (rutubet, sıcaklık, süre)

S/Ç Orantısı ve Dayanım Artış Hızı 100 80 60 40 20 1 3 7 28 1 3 7 28 1 3 7 28 Süre - gün 0.4 0.6 0.8 S/Ç Şekil 4: Betonda S/Ç Orantısının Dayanım Artışına Etkisi

Çimento Türü ve Dayanım Artış Hızı Çizelge 2 Farklı Çimentolarla Yapılmış Betonlarda Göreceli Dayanım Artışları

Çimento İnceliği ve Dayanım Artışı Tane boyu (mm) Etkilenen dayanım < 5-7 1-2 günlük < 25-30 28 günlük < 50 1 yıllık

Bakım (Kür) Amaç: İlgili Faktörler: Taze beton kalıplara yerleştirildikten sonra yeterli dayanım kazanıncaya kadar çevresinde çimentonun hidratasyonunu devam ettirecek bir ortam sağlamak. İlgili Faktörler: Ortam rutubeti Ortam sıcaklığı Süre

Bakım Yöntemleri Karışım Suyunun Buharlaşmasını Önlemek — Plastik veya bitümlü örtüler kullanmak — Yüzeye kür tabakaları (kimyasallar) uygulamak — Kalıpları geç sökmek Beton Yüzeyini Islak Tutmak — Beton elemanı suya batırmak — Yüzeye sık aralıklarla su püskürtmek — Yüzeyi hasır, çuval gibi su emen örtülerle kaplamak ve örtüleri ıslak tutmak

130- 120- 100- 65- 50- 7 28 90 180 Süre (Gün) Göreceli fc Islak bakım havada 7 28 90 180 Süre (Gün) Şekil 5: Islak Kürde ve Havada Bırakılan Betonlarda Dayanım Artışı

Gerekli Bakım Süreleri Betonun Çimento Beton yüzeyi ortalama sıcaklığı durumu türü 5-10ºC >10ºC 5-25ºC 1) Islak, BN>%80 Bütün güneş ve rüzgardan tipler Özel bir süre yok korunmuş 80(*) 2) Kuru, BN<%50 PÇ, SDÇ 6 4 t+10 güneşden ve rüzgardan korunmamış Diğerleri(**) 10 7 140 t+10 60 3) Kısmen ıslak, PÇ, SDÇ 4 3 t+10 kısmen güneş ve rüzgardan korunmuş Diğerleri(**) 6 4 80 (*) Formül minimum kür süresini gün olarak verirb t=ºC olarak sıcaklık (**) Yavaş dayanım kazanan ve daha düşük dayanım sınıfı çimentolar Çizelge 3 Farklı Çimento ve Kür Koşulları İçin Minimum Kür Süreleri (Gün)

Ortam Sıcaklığının Dayanım Artışına Etkileri 7 28 90 Süre (Gün) 40- 35- 30- 25- 20- Şekil 6: Betonlarda İlk Sıcaklığa Göre Dayanım Artışı (İlk 2 saat gösterilen sıcaklıkta, sonra hepsi 21ºC’da) fc (Mpa)

40- 30- 20- 10- 7 28 Süre (Gün) fc (Mpa) 45ºC 20ºC 13ºC 5ºC Şekil 7: Betonda Sıcaklığa Bağlı Dayanım Artışı

20ºC 10ºC 0ºC - 9ºC 40- 30- 20- 10- 7 28 Süre (Gün) fc (Mpa) Şekil 8: Betonlarda Kür Sıcaklığına Göre Dayanım Artışı (İlk 6 saat 21ºC’da, sonra gösterilen sıcaklıklarda)

Betonun Zamanla Dayanım Kazanması (Amerikan Beton Enstitüsü) (Avrupa Beton Birliği) A = S [ 1 - ( 28 )½ ] t S = 0.20, 0.25, 0.38

x 30- 20- 10- 200 400 600 800 1000 Olgunluk (ºC gün) fc (Mpa) Şekil 9: Farklı Sıcaklıklarda Kür Edilmiş Betonlarda Olgunluk-Dayanım İlişkisi 200 400 600 800 1000 Olgunluk (ºC gün) 30- 20- 10- fc (Mpa) x

x 30- 20- 10- 50 100 500 1000 Olgunluk ºC gün (log) fc (Mpa) Şekil 10: Betonda Log Olgunluk-Dayanım İlişkisi

Beton Dayanımına Agreganın Etkisi Agrega (Kayaç) iç yapı özellikleri — Mineraloji — Gözeneklilik — Dayanım Agrega tane özellikleri — Şekil — Yüzey karakteri — Yüzey temizliği — En büyük tane boyu — Granülometri

Agrega Mineralojisinin Etkisi 10 20 30 40 50 60 Kür süresi (gün) 60- 55- 50- 45- fc (Mpa) Kalker Kumtaşı Şekil 11: Agrega Mineralojisinin Beton Basınç Dayanımına Etkisi

Agrega Tane Şeklinin Etkisi Agrega Betonun işlenebilmesi Çimento hamuru tanesi için su ihtiyacı ile aderans Yuvarlak, düzgün Daha az Daha zayıf yüzeyli Köşeli, yüzeyi Daha çok Daha kuvvetli pürüzlü

Agrega En Büyük Tane Boyunun Etkisi Agrega en büyük Ara yüzey Toplam su ihtiyacı tane boyu oluşumu Daha büyük Daha fazla kılcal Daha küçük toplam çatlak ve su birikimi, agrega yüzeyi, daha daha büyük S/Ç, daha az su ihtiyacı, daha gözenekli ve zayıf ara küçük S/Ç yüzey Daha küçük Yukarıdaki faktörler Daha büyük toplam ters yönde etki yapar, agrega yüzeyi ve daha kuvvetli ara yüzey su ihtiyacı, S/Ç artar

8 16 31,5 En büyük tane boyu (mm) fc Şekil 12: Agrega En Büyük Tane Boyunun Beton Basınç Dayanımına Etkisi.

Diğer Bileşen Etkileri Karışım suyu katkı maddeleri Hava

Deney Yöntemi 1. Numune alınması ve hazırlanması 2. Numune şekli 3. Numune büyüklüğü 4. Numune nem durumu ve sıcaklığı 5. Yükleme hızı 6. Numune sayısı ve sonuçların değerlendirilmesi 7. Ortam koşulları 8. Cihazların kalibrasyonu 9. İnsan faktörü

Numune Şekli ve Büyüklüğü A B h=2d 0.9 h h=d d Şekil 15: Basınç Deneyinde Narinlik Faktörünün Etkisi Boy/çap : 2.00 1.75 1.50 1.25 1.00 Düzeltme faktörü : 100 0.98 0.97 0.94 0.89

110- 100- 90- 80- 15 30 45 60 75 Numune Çapı d(cm) Göreceli fc Şekil 16: Beton Basınç Dayanımlarında Silindir Numune Çapının Etkisi (Narinlik Oranı= 2)

Çevrim Faktörleri

(prizma) (prizma)

TEŞEKKÜRLER....