Beton

BETON :

Beton, çimento, su, agrega ve kimyasal veya mineral katkı maddelerinin homojen olarak karıştırılmasından oluşan, başlangıçta plastik kıvamda olup, şekil verilebilen, zamanla katılaşıp sertleşerek mukavemet kazanan bir yapı malzemesidir.

Betonun mutlak hacmini %70 oranında agrega (kum, çakıl, mıcır), %10 oranında çimento, % 20 oranında su oluşturur. Gerektiğinde, çimento ağırlığının %5'sinden fazla olmamak kaydıyla, katkı malzemesi ilave edilebilir.

Betonu günümüzün en yaygın taşıyıcı yapı malzemesi yapan özellikleri şöyle sıralamak mümkündür :
· Ucuzluğu,
· Bilgisayar kontrollü santraller, transmikserler, pompalar vs. ile üretim, taşıma ve yerleştirme aşamalarında büyük gelişmelerin sağlanmış olması,
· Şekil verilebilme kolaylığı,
· Çelik donatı ile (betonarme) çekme mukavemetinin yetersizliğinin dengelenmesi
· Yüksek basınç dayanımlarına ulaşılması
· Fiziksel ve kimyasal dış etkilere karşı dayanıklılığı (uzun ömür, bakım kolaylığı),
· Hafif agrega ile hafifletilmesi, pigmentlerle renklendirilmesi

Betonu oluşturan hammaddeler çimento, su, agrega (kum, çakıl, kırma taş), kimyasal katkılar ve mineral katkılardır. Kimyasal katkılarla (akışkanlaştırıcı, priz geciktirici, geçirimsizlik sağlayıcı, antifriz,... ) mineral katkılar (taş unu, tras, yüksek fırın cürufu, uçucu kül, silis dumanı,... ) betonun performansını istediğimiz yönde iyileştiren çağdaş teknoloji unsurlarıdır. Çimentoyla suyun karışımından oluşan çimento hamuru zamanla katılaşıp sertleşerek agrega tanelerini (kum, çakıl, kırmataş) bağlar, yapıştırır, böylece betonun mukavemet kazanmasına imkan verir.

Dolayısıyla betonun mukavemeti,
· çimento hamurunun mukavemetine
· agrega tanelerinin mukavemetine
· agrega taneleri ile çimento hamuru arasındaki yapışmanın gücüne (aderans) bağlıdır.

Betonda aranan özellikler :
Bu özellikleri iki grupta sınıflandırmak mümkündür:
a) Taze Betonda:
· İşlenebilme özelliği, uygun kıvam
· Taze betonun sıcaklığı
· Agrega maksimum dane büyüklüğü
· Homojenlik, kıvam kaybı, hava miktarı,
· Birim ağırlık
b) Sertleşmiş Betonda:
· Dayanım (basınç, çekme, eğilme, yarılma mukavemetleri)
· Dış etkenlere karşı dayanıklılık (geçirimsizlik, aşınmaya dayanıklılık)
· Donma ve çözülmeye dayanıklılık
· Hafiflik veya ağırlık
· Isı, ses yalıtımı ve estetik (Brüt betonda dış görünüş)
· Ekonomi

Beton günümüzde yapıya taşıyıcı elemanlar, dolgu, yalıtım, kaplama elemanları, dekoratif ve hazır elemanlar olarak çeşitli amaçlarla girmektedir. Yapıya taşıyıcılık amacıyla giren normal betonları B16-45 N/mm2 olarak belirlememiz mümkündür. B100 betonları ancak özel üretimle sağlanan ön gerilmeli betonlardır.

Taşıyıcı normal betonlar dışında, betonlar yapıdaki kullanılma yeri ve şekline göre, farklı yöntemlerle ve farklı malzemeler kullanılarak üretilmektedir. Bu şekilde üretilen ve yapıda dolgu, yalıtım, kaplama elemanları, dekoratif yüzeyler, hazır elemanlar olarak kullanılan çeşitli betonları, özel betonlar adı altında incelememiz mümkündür.

ÖZEL BETONLAR :

Bu betonları normal betonlardan ayıran yönler; birim ağırlıklarının, kullanılma yerlerinin farklı olması ve farklı malzemeler kullanılarak üretilmeleridir.


a) Dolgu ve Yalıtım Betonları :

Bu gruba giren özel betonlar, bünyesinde çeşitli niteliğe sahip agregaların (ince agregasız, hafif agragalı, bitkisel agregalı ve asbestli) yer aldığı veya hava ve gaz boşluklarının bulunduğu, birim hacim ağırlıkları 1600 kg/m3’ ten küçük olan hafif betonlardır.

Ayrıca ısı geçirimsizlik değerleri yüksek, mekanik işlemlere elverişli ve genellikle prefabrikasyon ürünü olduklarından, işçilik kalitesi ve ekonomi açısından rasyonel malzemelerdir. Mukavemetleri 5-10 N/mm2 arasında değişir. Yapıda, duvar ve döşeme sistemi içinde kullanılmak amacıyla kalıplama şeklinde bloklar (briket) veya panolar halinde üretilebilir.

-- Bünyesinde sadece 10-20 mm çapında iri agrega bulunan, 200-250 kg dozajlı (mukavemeti 5-15 N/mm2) İnce Agregasız Betonlar,

-- Ponza (bims) taşı, tüf, tuğla kırığı, cüruf, vermikülit, perlit gibi hafif yapı agregalar kullanılarak üretilen, hafifliğini bünyesindeki agreganın özelliğinden alan (mukavemeti 2,5-12 N/mm2, yoğunluğu 0,5-1 gr/cm3, ısı iletim katsayısı 0,25 kcal/mh oC) Hafif Agregalı Betonlar,

-- Ağaç, pirinç, hindistancevizi kabuğu, saz, şeker kamışı, ahşap artığı talaş gibi bitkisel esaslı agreganın çimento, alçı ve magnezyum esaslı bağlayıcılarla birleştirilerek basınçlı kalıplama ile elde edilen, 5 x 10 cm kalınlığında (mukavemeti 1,5-2 N/mm2, yoğunluğu 0,36-0,6 gr/cm3, ısı iletim katsayısı 0,38 kcal/mh oC), ilk defa heraklith (talaş levha) adı altında üretilen Bitkisel Esaslı Betonlar,

-- % 10-20 asbest liflerinin %40 su ve % 40-50 portland çimentosu ile karıştırılmasından elde edilen ve santrifüjden geçirilerek basınç altında 4-60 mm kalınlıkta, 330-125 cm boy ve 92-120 cm eninde düz veya ondüle edilerek şekillendirilen (ondüle genişliği l=1.77cm, yüksekliği h=7cm, mukavemeti 60 N/mm2, eğilme mukavemeti 20 N/mm2, yoğunluğu 1,75 gr/cm3, ısı iletimi 0,30 kcal/mh oC), ayrıca 5-60 cm çapında, basınçlı basınçsız boru şeklinde bulunan yanmaya karşı dayanımlı, su geçirimsiz, yapıda çatı ve cephe kaplaması olarak yer alan ilk defa eternith adı altında üretilmiş olan Asbest Betonları,

-- Çeşitli hava sürükleyici katkı maddeleri ilavesi ile beton bünyesinde % 2-6 miktarında, 150-300 mikron çapında hava kabarcıkları oluşturulan, yalıtım ve plastiklik özelliklerine sahip Hava Sürüklenmiş Beton,

-- Kireç ve çimento bağlayıcı kullanarak meydana getirilen karışımın bünyesine alüminyum tozu katılarak kimyasal reaksiyon sonucu hidrojen gazı çıkması ile oluşan boşluklu dokulu, yapıda donatılı veya donatısız durumda döşeme, duvar blokları ve panoları olarak uygulaması yapılan (mukavemeti 1,5-2,5 N/mm2, yoğunluğu 0,5-10,65 gr7cm3, ısı iletim katsayısı 0,2 kcal/mh oC, 50x25x7,5 – 15 cm boyutlarında), ilk defa Ytong adı altında üretilen Gazlı betonlar, bu grup içinde yer alır.

Bunlardan herhangi biri ile, özel kalıplara dökülmek, dövme, pres veya vibre edilmek suretiyle, yapıda duvar ve döşeme dolgu malzemesi olarak kullanılan beton briketler üretilir. T.S. 406’ ya göre, briketler 11-30 x 6-20 x 23-40 cm boyutunda, içi dolu veya delikli, 250-300 kg dozajlı, mukavemeti 3,5-7,5 N/mm2, Sa = %20 değerinde olmalıdır.

Hafif Beton :

Ağırlığı az, ısı yalıtımı yüksek, mukavemeti normal betonlardan biraz düşük ve yanmaz bir malzemedir. Birim ağırlıkları 2,0 kg/lt ‘ nin altındadır. Birim ağırlığın küçültülmesi ısı iletkenlik katsayısını küçültür ve ses yutuculuğu artar. Betonun birim ağırlığının azaltılması ise başlıca üç yolla yapılabilir.

-- Normal agregaların yerine boşluklu olan doğal ve yapay hafif agregaların kullanılmasıyla üretilen hafif agregalı betonlar hafif agrega ile üretilen yalıtım betonunda agrega olarak ponza taşı, genleşmiş perlit, genleşmiş kil, plastik köpüğü veya **** talaşı gibi çok hafif ve çok boşluklu agrega belirli granülometride ve uygun oranlarda çimento ile karıştırılarak kullanılırlar.

Üretilen hafif betonların çoğunluğu öndökümlü blok ve döşemeler şeklindedir ve karışım oranları hacimce yaklaşık 1/6 ile 1/10 (çimento/agrega) arasındadır. Bunlar genellikle iç bölmeler için kullanılırlar, dayanım ve kalınlıklarına göre yük taşıyan veya taşımayan olarak sınıflandırılırlar.

Yalıtım veya taşıyıcı yapılma özelliklerine göre birim ağırlıkları arttırılır veya azaltılabilir. Memleketimizde Nevşehir’de izobims hafif yapı elemanları fabrikaları ponza taşlı briket ve hafif taşıyıcı elemanlar üretmektedir.

--Beton içinde fiziksel veya kimyasal yolla büyük miktarda boşluk oluşturarak üretilen gaz ve köpük betonlar ; çok ince kum ile yapılmış sulu bir harç içine alüminyum tozu gaz çıkartıcı ve kabartıcı, yahut da çalkalandığı vakit köpürtücü maddeler katmak suretiyle elde edilir. Bu harç sertleşince sünger gibi boşluklu bir yapıya sahip olur.

Gaz veya köpük betonu fazla sulu yapıldığı için rötre ve sünme değerleri yüksektir. İyice kurumadan kullanılmaz. Birim ağırlığı 0,8 kg/lt, yalıtımı yüksek, çivi çakılabilen, testere ile kesilebilen, basınç mukavemetine göre 25-50 kg/cm2 gibi sınıfları vardır.

-- İnce agrega içermeyen beton iri agreganın çimento ve su ile karıştırılması sonucu elde edilir. Agrega normal veya hafif olabilir ve tek büyüklükteki danelerin baskın olması sağlanmalıdır.

Gerçekten agrega taneleri birbirine değme noktalarında saf çimento hamuru ile tutturulmuştur. Çimento hamurunun su/çimento oranı çok kritiktir. Çünkü çok katı olursa agrega tanelerini yeterince kaplamayacak ve çok yumuşak olursa agregalardan süzülerek alt kısımlara toplanacaktır. En iyisi aşırı emici agregaların kullanılmadan önce iyice ıslatılması ve süzülmesidir.

Normal özgül ağırlıkta agrega kullanıldığında karışım hacimce 1/8 ve su/çimento oranı 0,40 veya daha azdır. Karıştırılan betonun yerleştirilmesinde gecikme olmamalıdır. Isı izolasyon özelliklerinden başka yüzeyi sızdırmaz yapıldığında ince agrega içermeyen beton kılcallığa maruz değildir ve bir tabaka kalınlıktan (genellikle 200 mm/8 inç) her türlü hava koşullarına dayanıklı bir duvar elde edilebilir.

Günümüz beton teknolojisinde yeni yeni gelişmekte olan bu beton türünde beton içinde çeşitli yöntemlerle boşluk oluşturmak genel kuraldır. Boşluk oluşturmaya harç içinde veya iri agrega daneleri arasında veya agreganın içinde yapılır.

“ Birim hacimdeki toplam malzeme ağırlığının azalması nedeniyle beton kalıbında daha düşük basınç oluşur,üretim ve yerleştirme kolaylaşır.

“ Üretilen bu betonların yapıya vereceği yükler azdır, temel ve diğer yapı boyutları küçük boyutlu yapılabilir.

“ Isı yalıtımları yüksektir.

“ Yangın bakımından daha elverişlidir.
Bununla birlikte bazı sakıncaları da vardır. Bunlar boşluklu olmaları nedeniyle mukavemeti aşınmaya karşı dayanıklılığı azdır. Bu betonlar birim ağırlıklarına göre kullanma yönünden yalıtım betonları, orta mukavemetli taşıyıcı betonlar olarak kullanılırlar.

Ülkemizde hafif agrega olarak Kayseri, Nevşehir ve Van dolaylarında sadece doğal olanları vardır. Bunlardan da ponza taşı en çok bulunanıdır. Ponza taşı ile yapılan hafif betonlar ise ya yalıtım ya da orta mukavemetli betonlardır. Bu hafif agrega ile daha güvenli taşıyıcı betonlar üretebilmek için ancak yarı hafif türden beton üretmek gerekir. Böylece doğal hafif agregaların daha rasyonel biçimde değerlendirilmesi söz konusudur

---Hafif beton türleri, kullanış alanları, malzeme özellikleri---

Türü

Hafif agregası
Ve
Beton türü
Özellikler

Birim ağırlık

(kg/lt)

Basınç mukavemeti (kg/cm2)

Isı iletkenlik katsayısı (kcal/mh 0C)

Yalıtım betonu
Genişletilmiş perlit, plastik köpüğü, gaz betonu

0,2 – 0,6

2- 25

0,05 – 0,20
Hem taşıyıcı hem yalıtım betonu

Bims betonu, genleşmiş kil, cüruf betonu, gaz betonu



0,6 – 1,2


25-100


0,20 – 0,45
Taşıyıcı hafif beton, betonarme öngerilmeli beton

Genleşmiş kil, yüksek fırın cürufu, uçucu kül


1,2 – 3,0


150-160


0,45 - 100


Hava Sürükleyici Katkılı ve Yumuşatılmış Beton :

Bu beton tipleri ya betonyerde karışıma veya çimentoya katkı maddesi ilavesi ile (genellikle sıvı) yaparak üretilir. Hava sürükleyici katkılı beton havalandırılmış veya köpüklü betondan iri agrega kullanılması ile ayrılır. Yine bu da yaklaşık % 3 ile 6 arası gibi küçük oranda hava içermesine rağmen hafif beton değildir. Normal hava veya su boşluklarından farklı olarak, sürüklenen hava dayanıklılığı azaltmayan küçük kabarcıklar halinde yayılmıştır; gerçekten bu beton, donmaya direnci ile ünlüdür. Hava sürükleyici katkı, dayanımda bir azalmaya sebep olmasına rağmen bu durum çoğunlukla sürüklenen hava ile gelişen işlenebilirlik sayesinde daha düşük bir su/çimento oranı kullanılarak dengelenir.

Yumuşatılmış betonun işlenebilirliği normal yoğun betona göre daha iyidir, bunun sebebi ya katkı maddesinden dolayı karışım suyunun yüzey gerilmesinin azalması veya çok ince tozlardan dolayıdır (yani kireç veya silis). Bazı yumuşatıcılar az miktarda hava sürüklerler.

Hava içeriğinin ölçümü :

Karışım oranları bilindiği takdirde yumuşatılmış betonlardaki hava içeriği, harçlar için gravimetrik yöntemle tayin edilir. Karışımın ıslak yoğunluğu sıkıştırma faktörü aletindeki silindir ile uygun ölçüm yapılarak bulunur.

Bir diğer yaygın yöntem arazi ve laboratuvar deneylerine uygun basınçlı tipteki havametrelerin kullanılmasıdır. Belli hacimdeki normal sıkıştırılmış beton, hava geçirmez bir kap içerisinde basit bir el pompası ile sıkıştırılır. Bu işlem Boyle ilkesine göre hava içeriğinin hacminde azalmaya sebep olacaktır. Ticari havametreler belli bir basınç uygulandığında doğrudan hava içeriğinin yüzdesini verecek şekilde kalibre edilmiştir. Bu yöntemin kullanılması aşırı gözenekli agregalar için uygun olmamakla beraber, diğerleri için güvenilebilir sonuç verir. Yöntemin kullanılışı aşağıdaki deneyde verilmiştir.


Havametre ile betonun hava içeriği ;

(Not : Aşağıda verilen yöntem 7,0 lt numune alabilen ve 1 bar basınç uygulandığında doğrudan okuma alınabilecek şekilde doğru kalibre adilmiş tipik ticari aletlerle uygulanabilir.)

Aletler : havametre – numune kabı – kürek – 16 mm çaplı, 600 mm uzunluğunda yuvarlak uçlu çelik çubuk – lastik tokmak (250 gr) – huni ve lastik tüp – büyük beher – kurutma bezi.

Numune : hava sürükleyici katkılı taze beton.

* Beton, aletin teknesine 3 tabaka halinde yerleştirilir. Her tabaka 25 defa çubukla tokmaklanır ve daha sonra teknenin dışından 15 defa lastik tokmakla vurulur. Üçüncü tabaka teknenin üzerinden biraz taşmalıdır.

* Beton teknenin kenarlarına göre düzeltilir ve aletlerle birlikte verilen metal disk beton yüzeyine yerleştirilir.

* Teknenin kenarları temizlenir, contalar takılarak kelepçeleri sağlamca tutturulur.

* Havametredeki düşey tüpe yarıya kadar su doldurulur (hava deliği açık), alet 300 eğilerek birkaç defa yuvarlatılır ve başlığı lastik tokmakla hafifçe vurularak içerdeki sıkışmış hava çıkartılır.

* Tüp düşey durumda iken su ile doldurulur ve ölçekteki sıfır göstergesine kadar boşaltılır.

* Hava deliği kapatılıp, standart deney basıncı uygulanır ve yeni su seviyesinin verdiği hava içeriği okuması alınır.

* Basınç kaldırılır ve su seviyesinin tekrar sıfır göstergesine gelmesi kontrol edilir. Arada fark var ise bu agreganın emiciliğinden dolayıdır ve bu değer ölçülen hava içeriği değerinden çıkarılmalıdır.

* Aletler temizlenir.

* Taze numune ile bir sonraki deney yapılır. Alternatif olarak 1. adım betonun vibrasyonla sıkıştırılarak yapılabilir.

Sonuç :
6. adımdaki okuma ile bulunan toplam görünen hava içeriği 7. adımda elde edilen agreganın su emmesine göre düzeltilmelidir. Bu yine de agreganın emdiği havanın ihmal edilmesini sağlamaz. Genellikle normal yoğun agregalarda % 0,2 ile 1 arasındadır. Gerekirse uygun bir agrega düzeltme faktörü bulunur ve sonuçtan çıkartılır. Bu faktör agregalar ile aynı miktarda beton numuneler kullanılarak ayrı deneyler yapılıp kolayca elde edilebilir.

Düzeltilmiş iki deney sonucunun ortalaması alınır.

Not: Hava sürükleyici katkısız beton normalde yaklaşık %98 civarında sıkıştırılabilir. Dolayısıyla ölçülen hava içeriğinden %2 çıkartılarak katkı miktarı elde edilir. Alternatif olarak karışımda yumuşatıcı olmaksızın yapılan deney, çıkartılacak miktarı verecektir.

Gazbeton :

Gazbeton, hem kullanımında ısı yalıtımında hem de üretim süresince enerjinin tasarruf edilmesine katkı sağlayan, hammaddeleri; kuvarsit (kum,kumtaşı) portland çimentosu, sönmemiş kireç ve suyun karışımından oluşan, çoğunlukla kireçli ve silikatlı ham maddelerden meydana gelen ve basınçlı bir buhar ortamında sertleştirilen kalsiyumsilikathidratların oluşturduğu, yanmayan, özgün, gözenekli bir hafif beton yapı malzemesidir.

Gazbetonun önemli özelliklerinden biri gözenekli yapısıdır. Hacminin % 70-80’ i boşluktur. Bu yapı hem düşük birim hacim ağırlığını hem de yüksek ses yalıtımını sağlamaktadır.

Üretim :

Günümüzde gazbeton üretimi çeşitli oranlardaki bağlayıcı malzemelerle yapılabilmektedir. Bu üretim kireç ve çimentonun miktarlarının oranlarının birbirine göre fazla veya az olmasına göre kireç esaslı veya çimento esaslı üretim diye de sınıflandırılabilir.

Gazbeton üretim süresince hammadde hazırlama esnasında çimento hazır gelmektedir. Kum veya kuvarsit değirmende istenilen inceliğe getirilmektedir. Kireç ise hazır gelebilir veya parça kireç kullanılıyorsa değirmende istenilen inceliğe getirilir. Kum veya kuvarsitin bilyalı değirmenlerde yaş öğütme sistemiyle öğütülmesi yaygındır.

Gazbetonun bileşenlerini Kum/Kuvarsit, Kireç, Çimento, Alüminyum oluşturmaktadır. Bu malzemelerin kimyasal reaksiyonları, malzemenin düşük yoğunluktaki yüksek basınç mukavemeti buhar sertleşmesi ve oktaklavdaki buhar sertleşmesi sonucunda meydana gelir.

Yüzdesi(%)

CaO (kalsiyumoksit)

18-36

SiO (silisyumdioksit)

32-58

Al2O3 (alüminyumoksit)

2,4

MgO (magnezyumoksit)

<2

Fe2O3(demiroksit)

2

Alkali

<1

Diğer

1-4

Ateşte kayıp

8-12

Alüminyum tozu dışarıdan alınmaktadır. Çimento ve kireç fabrikanın kendi diğer bölümlerinden alınmaktadır ve üretim tesisinin çatı kısmındaki özel olarak hazırlanmış silolarda depolanmaktadır. Kum (silis kumu), kum değirmenlerinde öğütülerek 90 mikron incelik boyutuna getirilmektedir.

Değirmende öğütülen kuvarsit; çimento kireç, alüminyum tozu ve su ile karıştırıldıktan sonra elde edilen gazbeton harcı 6 metre boyundaki formelere dökülür. Gazbeton harcı, içinde bulunan kirecin su ile reaksiyona girmesi sonucu yüksek ısı açığa çıkar. Açığa çıkan bu ısı alüminyum tozunun kabartıcı etkisiyle gazbeton hamurunun kabarmasını ve gözenekli bir yapı kazanmasını sağlar.

Kabaran ve gözenekli bir yapıya sahip olan bu kütle belli bir sertlik kazandıktan sonra otomatik kesme makinasında çelik teller yardımıyla TSE normlarına uygun ölçülerde kesilir.

Önyapımlı donatılı elemanların çelik hasırları, otomatik punto kaynak makinalarında hazırlanır. Hazırlanan çelik hasırlar bitümle kaplanır ve döküm kalıplarına önceden monte edildikten sonra üzerlerine gazbeton harcı dökülür.

Kesim işlemi tamamlanan gazbeton kütlesinin düşük yoğunluk ve yüksek basınç mukavemetine erişmesi için otoklavlarda 12 atmosfer basınç ve 190 oC sıcaklıktaki doymuş buharla 11-12 saat süre ile sertleştirilir