Agrega Deneyleri

Agrega Deneyleri

1. Elek Analizi (Granülometri) Deneyi

Granülometri deneyi veya elek analizi birbirini izleyen şu üç işlem sonucu yapılır:

·Numunenin Alınması
Deney tamamen kuru numuneler üzerinde yapılır. Agrega rutubetli ise etüvde kurutulduktan sonra deneye tabi tutulur. Kum ve çakıl yığınının etek ve tepe kısmından numune alınmamasına dikkat edilmelidir. Yığının orta seviyesinden alınan numune en iyi şekilde agregayı temsil eder.

Deney için alınacak malzeme miktarı çok önemlidir. Taneler büyüdükçe granülometri bileşim gerçek durumuna kabil olduğu kadar yaklaşması için daha fazla miktarda malzeme üzerinde deney yapmak lazımdır.

·Eleme İşlemi
Gerekli koşulları yerine getiren numune,boyutu en büyük olan elek üstüne konur ve elemeye başlanır. Elekten geçenler boyutu en büyük olan elek üstünde toplanır ve bu elekten elenir. Genel olarak eleme işe özel eleme makinaları ile yapılmaktadır. Bu amaçla bir seri elek en küçük boyuttan başlayarak sıra ile üst üste geçirilir. En üste bulunan en büyük boyutlu elek üzerine numune konulduktan sonra elek takımı makineye yerleştirilir. Makinenin meydana getirdiği sarsıntı ve sarsma hareketleri sonunda 10-15 dakika içinde eleme işi sona erer.

·Tartma İşi
Eleme işlemi sonunda her elek üstünde bir miktar malzeme kalmış bulunmaktadır. En büyük boyutlu elek üstünde kalan agrega tartılır. Bu elekten hemen sonra gelen daha küçük boyuttaki elek üstünde kalan bir üst elek üstünde kalana elenerek tartılır ve bu işe sonuna kadar aynı şekilde devam edilir. Bu maksatla 0,1gr. duyarlılıklı bir terazi kullanılması yeterlidir.

2. Tanelerin Biçim Bakımından Kontrolü

İri agrega tanelerinin biçimlerinin bu cins malzemelerin karakteristikleri üzerinde gayet önemli etkileri vardır. En uygun biçimli agrega taneleri küre ve küp şeklinde kabul olduğu kadar yaklaşanlardır. Bu şekillerden çok ayrılan elemanlara kusurlu taneler denir.

Bir agrega içinde kusurlu malzemenin ne miktarda bulunduğunu anlamak için muhtelif metotlar ileri sürülmüştür. Bunların biri Fransız standardı (AFNOR) da kabul edilen metottur. Burada iri agreganın hacimsel katsayısı denilen hacimsel katsayısı denilen karakteristiği saptanmaktadır. Bir tanenin hacimsel katsayısı şu şekilde tanımlanmaktadır:



Burada v tanenin gerçek hacmini (d) bu tanenin muhtelif boyutları arasında en büyük boyutunu göstermektedir. Küre şeklindeki bir tanede (h) 1'den ne kadar küçük değer alıyorsa tanenin kusurluk derecesi o kadar büyüktür.

Bir iri agrega karışımında kusurlu malzeme hakkında bir fikir edinmek için yukarıdaki tanımlamadan hareket edilir. Agregayı teşkil eden tanelerin hacimsel katsayısının birbirine eşdeğer olduğu kabul edilirse muhtelif taneler için şu denklemleri yazmak kabildir:



Bu denklemi şu şekle sokabiliriz:



Bu son ifade bir agrega karışımının hacimsel katsayısıdır. Bu karakteristiği saptamak için 250 gr. ağırlığında iri agrega numunesi alınır. Bir miktar malzeme içinde bulunan tanelerin kompasla veya özel hazırlanan bir şablon ile (d) değerleri yani en büyük boyutları ölçülür. Bunların değerleri ölçüldükten sonra hesap edilir. (d) boyutları ölçülmüş olan agreganın (V) hakiki hacmi, ileride açıklanacak metot uygulanarak bulunur. Bu suretle bir agreganın hacimsel katsayısı saptanır.

3. Porozite Deneyi

Esası doğal taş olan agrega tanelerinde bir miktar boşluk bulunması doğaldır. Bir çok bakımdan bu boşluğun bulunmasında fayda vardır. Agrega tanelerindeki boşluk doğal taşlarda olduğu gibi su emme deneyi yapılarak sağlanır.

Kurutulmuş iri agrega tanelerinden P ağırlığında (P, 2 - 5 kg. arasında bir değerdir) malzeme alınarak 24 saat su içinde bırakılır. Sudan çıkarılan tanelerin içinde boşluklar su ile dolduğu gibi tanelerin yüzeyinden su alınır ve taneler kuru yüzey doygun duruma getirilir. Bu tanelerden P1 ağırlığında malzeme alınarak etüvde kurutulur. Kurutulan malzemenin P0 ağırlığı bulunur. Buna göre agreganın su emme miktarı:

(P1 - P0) / P0
ifadesi ile yüzde cinsinden bulunur. Agreganın porozitesi p ise, () tamamen kuru agreganın g/cm³ cinsinden özgül ağırlığı olduğuna ve P1 ve P0 gr. cinsinden ağırlıklar olduğuna göre şu denklem ile ifade edilir:



İri agrega tanelerinin porozitesinin küçük olması bu tanelerin mukavetinin yüksek bir deger almasına sebep olabilir. Mukavemeti yüksek olan taneler kullanılmaklada betonların mekanik mukavemetini artırmış oluruz. Fransız standartlarında verilen değerlere göre p genel olarak %10 dan küçük olmalı ve yüksek mukavemetli beton üretiminde ise %5 değerini aşmamalıdır.

4. Birim Ağırlık Özgül Ağırlık Kompositesi

Agreganın birim ağırlığı belirli hacmi dolduran malzemenin ağırlığını bulmak suretiyle saptanır. Bu amaçla belirli hacme sahip olan silindir şeklinde gayet düzgün alt ve üst yüzleri düz ve silindir eksenine dik olan ölçekler kullanılır. Bu ölçeklerin hacmi, su ile doldurularak duyarlı bir şekilde bulunur. Burada dikkat edilecek hususlardan biri de agreganın maksimum boyutuna bağlı olarak ölçek hacminin kullanılmasıdır. Kumlar için (1 dm³) lük, D=32mm. Olan agregalarda 14 dm³ lük ve D=100mm olan agregalarda en az 28 dm³ lük ölçeklere gerek vardır. Bu ölçeklerin boyutları silindirlerin çaplarını yüksekliklerine eşit alınmakla saptanır.

Yukarıda belirtildiği gibi bu karakteristiğin yerleştirme şekline bağlı olmasının bir sonucu olarak sıkışık ve gevşek birim ağırlık olmak üzere iki türlü birim ağırlık vardır. Sıkışık birim ağırlık ölçeğe konulan agreganın belirli işlemlere maruz bırakılması suretiyle yerleştirilmesi ile elde edilir. Bu maksatla malzeme ölçek hacminin her /1/3) ünü doldurduktan sonra, bir çubukla 25 adet vuruş yapmak suretiyle şişlenir. D nin 32 mm den büyük olması halinde kaldırılıp düşürülerek sarsıntıya maruz bırakılır. En son tabakada aynı işlem yapıldıktan sonra çubuk veya bir bıçakla malzemenin üst yüzü ölçek kenarı esas alınarak düzeltilir. Bu durumda gramı gösteren duyarlığa sahip bir terazide ölçek içerisindeki malzeme ile birlikte tartılır. Bulunan değerlerden kabın ağırlığını veya darasını çıkararak Pa ağırlığı bulunur. Bu ağırlık Vb ölçek hacmine bölünmek suretiyle birim ağırlık saptanır. Gevşek birim ağırlığın bulunmasında ölçek dikkatli bir şekilde, agreganın herhangi bir ayrışım yapmasına engel olunarak, bir kürek aracılığıyla malzeme ile doldurulur ve bundan sonra yukarıdaki şekilde hareket edilerek bu karakteristik bulunur.


5. Donmaya Karşı Dayanıklılık

Agreganın donmaya karşı dayanıklılığında bize kesin sonuç veren bir genel deney metodu kabil değildir. Birçok ülkelerde kullanılan ve aşağıda açıklanan met**** uygulanması sonunda pozitif sonuç veren agregaların donmaya karşı dayanıklı olması beklenmektedir.

Deney için öncelikle 1 lt. suya en az 250 gr. Na2SO4 tuzu veya en az 700 gr. kristal halinde (Na2SO4 10 su) konularak bir çözelti hazırlanır. Donmaya dayanıklılık bakımından muayene edileceği agregadan boyutları 16-32 mm. arasında bulunan taneler ayrılır. Bu tanelerden 1 kg. malzeme elek içine konularak yukarıdaki şekilde hazırlanan sodyum sülfat çözeltisi içerisine daldırılır. 16 saat çözelti içinde tutulduktan sonra çıkarılır, bir etüvde 105°C de kurutulur, bir süre havaya terkedilir. Çözelti sıcaklığına yani 20°C ye kadar soğutulur.
Bunu izleyerek agrega tekrar çözelti içerisine bırakılmak suretiyle işlem tekrarlanır. Bu şekilde beş işlem, yani agrega beş defa yukarıdaki koşullar altında Na2SO4 çözeltisine daldırılır ve çıkarılır. En son işlem sonunda agrega kurutulduktan sonra 15 mm. lik elekten elenir. Na2SO4 çözeltisinin etkisi ile tanelerin parçalanması sonunda karışımın içinde 16 mm. den küçük taneler meydana gelmiştir. Eleme sonunda ayrılan bu tanelerin miktarı, deneye tabii tutulan agrega miktarının %12 sinden fazla değilse malzemenin donmaya dayanıklı olduğu kabul edilir.

6. Agregaların Aşınma Mukavemeti (Los Angeles Deneyi)

Yol ve hava meydanlarındaki beton bilindiği gibi çarpma ve aşınma etkilerinin altındadır. Bu gibi yerlerdeki betonun bu etkilere dayanabilmesi için yapımında kullanılan iri agreganın aşınmaya ve çarpmaya karşı büyük bir mukavemete sahip olması lazımdır. Bu amaçla agregalar üzerinde Deval ve Los Angeles deneyleri yapılır. Bunlardan daha fazla uygulanması bakımından burada Los Angeles deneyinin esası belirtilmekle yetinilecektir.

Bu deneyde kullanılan alet 71,1 cm. çapında ve 50,8 cm. uzunluğunda, çelik saçtan yapılmış yatay ekseni etrafında dakikada 30-35 devir yapmak suretiyle dönebilen, bir silindirden ibarettir. Silindir içinde fonttan yapılmış muhtelif adet küresel bilyalar (47,7 mm. çapında ve 390,45 gr. ağırlığında) vardır. Silindir içinde P ağırlığında, granülometri bileşimi aşağıdaki çizelgede verilen bileşimlerden herhangi birine uyan agrega konulur. Alet ekseni etrafında 500 defa döndürüldükten sonra deneye son verilir. Deney esnasında taneler birbirine çarparak ve font kürelerinin bu tanelere vurmasıyla parçalanır, yani ufalanır. Deney sonunda silindirden alınan malzeme 1,6 mm. lik elekten elenir. Bu elek üstünde kalan malzeme miktarı Pu ise aşınma miktarı şu ifade ile hesaplanır.


Elekten geçen miktar ne kadar az yani Pu (P) ye ne kadar yakınsa başka bir deyişle (U) ne kadar küçük ise agreganın aşınmaya karşı o kadar büyük bir mukavemeti vardır ve böyle bir agrega ayrıca yol betonu yapınına o kadar elverişlidir.


ÇİZELGE : Los Angeles Deney Koşulları














7. Agregaların Çarpmaya Dayanıklılığı

Yol ve hava mydanlarını meydana getiren betonun dayanıklı olmasında bu betonun üretiminde kullanılan agreganın önemli bi etkisi vardır. Bu bakımdan bu gibi yerlerdeki betonun içinde yer alacak olan agreganın çarpmaya dayanıklı olup olmadığının kullanılmadan önce kontrol edilmesi faydalıdır. Bu amaçla esası basınç deneyinden farketmeyen bir metot agregalar üzerinde uygulanmaktadır. Boyutları d0 ile D arasında bulunan agrega çelik bir çelik silindir içine yerleştirilir. Bu agreganın üstüne belirli bir yükseklikten belirli bir ağırlık belirli sayıda düşürülmek suretiyle malzeme çarpma etkisi altında tutulur. Deneyden sonra malzeme (d0) eleğinde elenir. Elekten geçen miktar ne kadar fazla ise çarpma etkisiyle agregada parçalanma o kadar fazla olmuş demektir. Böylelikle (d0) eleğinden geçen malzeme miktarından, agregaların çarpmaya dayanıklılık bakımından bir sıralaması yapılabilir. Deneyle igili koşullar tokmak ağırlığı, düşme mesafesi v.s. standartlarda belirtilir.


8. Organik Maddelerin Bulunması (Renklendirme Metodu)

Agregalarda organik maddenin bulunup bulunmadığını anlamak için renklendirme metodu dnilen bir deney uyğulanır. Bu maksatla 1m³ suya 30gr. NaOH konulmak suretiyle sodyum hidroksit çözeltisi hazırlanır. Bir cam eprüvetin 100. taksimatına kadar konulan agrega üzerine bu çüzeltiden 160. taksimata ulaşıncaya kadar dökülür. Eprüvet, içindekiler dökülmeden, kuvvetli bir şekilde çalkalanır. bundan sonra 24 saat hareket ettirmeden saklanır. Bu süre sonunda agreganın üzerindeki çözelti rengi değiştirilmiştir. Çözeltinin aldığı renge göre şu sonuçlar çıkarılır:


ÇİZELGE: Agregada Organik Maddelerin Durumu












NaOH çözeltisinin zamanla sararması ve böylelikle yanlış değerlendirilmenin yapılması olasılığı vardır. bunu önlemek için bazı önemli hallerde karşılaştırma amacıyla NaOH çözeltisinden başka bir çözelti aşağıdaki şekilde hazırlanır.
·97,5 cm³ %3 su çözeltisi
·2,5 cm³ alkollenmiş tannik çözeltisi

Bu sonucu bileşim şöyledir:
%90 tonik asit %2 (1 lt. suya 20gr. tonik asit konuluyor.)
%10 metil alkol (1 lt. damıtık sulu çözelti içine 100gr. alkol bulunuyor.)

Bu çözelti elde edildikten sonra bir şişeye konulur ağzı kapatılır, kuvvetle sallandıktan sonra 24 saat hareketsiz bırakılır.

Yukarıdaki şekilde yapılan deneyde agrega üstündeki su çözeltisinin rengi yukarıdaki çözeltinin renginden açık ise organik madde ya hiç yok veya zarar meydana getirmeyecek miktarda agrega içinde bulunmaktadır. Aksi halde ise agregada zarar meydana getirecek miktarda organik madde bulunmaktadır.


9. Agregalarda Kil ve Siltin Bulunması

Çok ince tanelerin miktarını anlamak için şantiyelerde ve hatta laboratuarlarda şu basit deney uygulanır. 200cm³ lük bir cam eprüvete 50cm³ lük tuzlu su konur. (1 çay kaşığı tuz yarım litre suya). Eprüvet içerisine bir miktar kum dökülür, öyle ki kum ve suyun toplam hacmi 150cm³ e çıkartılır. Bu şekilde içinde su ve kum bulunan eprüvet bir tarafı elle tıkanmak suretiyle yatay olarak kuvvetle çalkalanır. Bu işlemden sonra yatay bir yere konulur. İri taneler derhal kendi ağırlıkları ile aşağıya hareket ederek eprüvetin alt kısmına yerleşir. Bunun üstünde kil ve silt tanelerinin bulunmasından dolayı bulanık bir su tabakası vardır. Kil ve silt tanelerin mikron mertebesinde çok küçük olduğundan ancak belirli bir süre sonunda iri kum tanelerinin işgal ettiği hacim üstünde toplanarak bir tabaka haline gelir. Bu durumda da kumun su da tamamen berrak bir hal alır. İşte bu şekilde oluşan çamur tabakasının kalınlığı (bu kalınlık su berrak hale geldikten sonra ölçülmelidir), bize ince tanelerin miktarını gösterir. Genel olarak beton üretiminde kullanılacak kumlardan çamur tabakasının kalınlığı kumun eprüvetteki yüksekliğinin %5 inden büyük olmamalıdır.

10. Agregalarda Sağlam Olmayan Elemanlar

Bir agregada sağlam olmayan maddelerin miktarlarının saptanmasında genel olarak kullanılan met**** esası yoğunluğu 2,0 civarında olan bir özel çözelti içerisine agregayı koymaktan ibarettir. Sağlam olmayan agreganın hakiki yoğunluğu 2,0 nin altında olduğundan bu elemanlar özel çözelti üstünde yüzerler. Bu şekilde yumuşak ve benzeri tanelerin agregadan ayrılması sağlanır. Bunların miktarı, kurutulduktan sonra tartılmak suretiyle bulunur. Yoğunluğu 2 civarında olan çözelti asetilen ttre bromit, bromoform, karbon tetraklorür, mono bromobenzen karıştırılarak kolaylıkla elde edilir.

[AyTeK54]

teşekkürler

[Constantin]

tskler