Yapı Teknolojisi

Beton Bileşenleri

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.

Çimento

 Çimento, ana hammaddeleri kalkerle kil olan ve mineral parçalarını (kum, çakıl, tuğla,briket ..vs) yapıştırmada kullanılan bir malzemedir. Çimentonun bu yapıştırma özelliğini yerine getirebilmesi için mutlaka suya ihtiyaç vardır. Çimento, su ile reaksiyona girerek sertleşen bir bağlayıcıdır. Kırılmış kalker, kil ve gerekiyorsa demir cevheri ve / veya kum katılarak öğütülüp toz haline getirilir. Bu malzeme 1400-1500°C’de döner fırınlarda pişirilir. Meydana gelen ürüne “klinker” denir. Daha sonra klinkere bir miktar alçı taşı eklenip (%4-5) oranında, çok ince toz halinde öğütülerek Portland Çimentosu elde edilir. Katkılı çimento üretiminde; klinker ve alçı taşı dışında, çimento tipine göre tek veya birkaçı bir arada olmak üzere tras, yüksek fırın cürufu, uçucu kül, silis dumanı vb. katılır. Çimento birçok beton karışımında hacimce en küçük yeri işgal eden bileşendir; ancak beton bileşenleri içinde en önemlisidir. Beton üretiminde kullanılacak çimento TS EN 197-1’e uygun olmalıdır.

TS 197-1 e göre işaretlendirilmiş çimento tipleri:

CEM I – Portland Çimentoları : Portland çimentosu klinkerinin bir miktar alçı taşı ile birlikte öğütülmesi sonucu elde edilen hidrolik bağlayıcılardır.

CEM II :  Kütlece, A tipleri için en çok 20 kısım, B tipleri için 35 kısım puzolanik madde ve portland çimento klinkerinin, bir miktar alçı taşı ile birlikte öğütülmesiyle elde edilen hidrolik bağlayıcıdır.

Buradaki “puzolanik maddeler” deyimi, kendi başlarına hidrolik bağlayıcı olmadıkları halde, ince olarak öğütüldüklerinde rutubetli ortamda ve normal sıcaklıkta kalsiyum hidroksit ile reaksiyona girerek bağlayıcı özelikte bileşikler oluşturan maddeleri ifade etmektedir.

Yüksek fırın cürufu,  demir-çelik üretiminde yüksek fırınlarda oluşan ve uygun şekilde aktifleştirildiğinde hidrolik özelikler gösteren ve kütlece en az 2/3 oranında camsı cüruf ihtiva eden suni bir puzolandır.

Uçucu kül ise, pulverize kömür yakılan fırınlardan atılan baca gazından, toz partiküllerinin elektrostatik veya mekanik olarak çöktürülmesiyle elde edilen suni bir puzolanik maddedir.

Slis dumanı katkısı, yüksek miktarda amorf silisyum dioksit ihtiva eden çok ince küresel partiküllerden oluşan suni bir puzolanik maddedir.

CEM III – Yüksek Fırın Cüruflu Çimento : Yüksek fırın cüruflu çimento, % 36 ile %95 arasında belirtilen oranlarda cürufun ve portland çimentosu klinkerinin , priz düzenleyici olarak kalsiyum sülfatın katılarak öğütülmesi sonucunda elde edilen hidrolik bir bağlayıcıdır.

CEM IV – Puzolanik Çimento :  Birden fazla mineral katkı kullanılarak hazırlanan çimentodur.

CEM V – Kompoze Çimento  : Kompoze çimento, çeşitli oranlarda portland çimentosu  klinkeri ve katkı maddelerin priz düzenleyici olarak da kalsiyum sülfatın katılarak öğütülmesi sonucunda elde edilen hidrolik bağlayıcıdır.

Çimento Cinsi: CEMI, CEMII, CEMIII, CEMIV, CEMV

Mineral İçerme Derecesi:

A: Çimentonun en az mineral katkı içeren tipi

B:Çimentonun A tipinden daha fazla mineral katkı içeren tipi

C:Çimentonun B tipinden daha fazla mineral katkı içeren tipi

Alt Tip – İkinci Bileşen: Bu gruba çimentoya eklenen mineral grupları dahildir. Aşağıda ki tabloda minerallerin notasyonları verilmektedir.

Norm Dayanımı: 32.5 MPa, 42.5MPa, 52.5MPa

Alt Sınıf: N(normal erken dayanım), R( yüksek erken dayanım)

Beton bileşiminde kullanılacak çimentonun seçimi, sertleşmiş betonun etkisinde kalacağı ortam şartları dikkate alınarak TS EN  206-1 beton standardına göre yapılır.

Agrega

 Beton üretiminde kullanılan kum, çakıl, kırmataş gibi malzemelerin genel adı agregadır. Beton içinde hacimsel olarak %60-75 civarında yer işgal eden agrega önemli bir bileşendir. Agregalar tane boyutlarına göre ince (kum, kırma kum.. gibi) ve kaba (çakıl kırmataş… gibi) agregalar olarak ikiye ayrılır. Agregalarda aranan en önemli özellikler şunlardır:

• Sert, dayanıklı ve boşluksuz olmaları,
• Zayıf taneler içermemeleri (deniz kabuğu, odun, kömür… gibi)
• Basınca ve aşınmaya mukavemetli olmaları,
• Toz, toprak ve betona zarar verebilecek maddeler içermemeleri,
• Yassı ve uzun taneler içermemeleri,
• Çimentoyla zararlı reaksiyona girmemeleridir.

Agreganın kirli (kil, silt, mil, toz,…) olması aderansı olumsuz etkilemekte, ayrıca bu küçük taneler su ihtiyacını da arttırmaktadır.

Beton agregalarında elek analizi, yassılık, özgül ağırlık ve su emme gibi deneyler uygun aralıklarla yapılarak kalite sürekliliği takip edilmelidir. Betonda kullanılacak agregalar TS 706 EN 12620’ye uygun olmalıdır.

Beton Karışım Suyu

Beton üretiminde kullanılan karışım suyunun iki önemli işlevi vardır:

1. Kuru haldeki çimento ve agregayı plastik, işlenebilir bir kütle haline getirmek.
2. Çimento ile kimyasal reaksiyon yaparak plastik kütlenin sertleşmesini sağlamak.

Kıvam m³‘e giren su miktarına bağlıdır. Hatırlanacağı üzere beton mukavemeti su/çimento oranına bağlıdır. İşte bu sebeple şantiyeye teslimi yapılan taze betona daha fazla kıvam kazandırmak amacıyla fazladan su katmak betonun mukavemetini yok eder.

Genel olarak içilebilir nitelik taşıyan bütün sular betonda kullanıma uygundur. Ancak, betonda kullanılacak suyun içilebilir özellikte olması şart değildir. Betondan geri kazanılmış sular, kaynak suları, doğal yüzey suları ve endüstriyel atık sular bir takım ön deneyler yapılmak kaydıyla beton yapımında uygun olabilir. Deniz suyu ve acı göl suları, içerisinde donatı bulunmayan betonlarda kullanılabilir. Kanalizasyon (lağım) suları ise beton yapımı için uygun değildir. Betonda kullanılacak karışım suyu TS EN 1008’e uygun olmalıdır.

Karışım suyu içinde bulunabilecek tuz, asit, yağ, şeker, lağım ve endüstriyel atıklar gibi bazı maddeler betonda istenmeyen etkiler yaratabilir. Karışım suyunun analizlerle belirlenmesi ve kalitesinin belli aralıklarla denetlenmesi şarttır. Beton üretiminde kullanılan karma suyunun kalitesi, betonun priz süresi, dayanım kazanma hızı ve donatının korozyona karşı korunmasını etkileyebilir. Bilinmeyen kalitedeki bir suyun, beton üretimi için karma suyu olarak uygunluğunun tayininde suyun bileşimi ve imal edilecek betonun kullanım yeri dikkate alınmalıdır.

Betonun bünyesinde çimento ile reaksiyona girmeyen fazla suyun bıraktığı boşluklar yalnız dayanımı düşürmekle kalmamaktadır. Boşluklardan içeri giren zararlı unsurlar (klor, sülfat vb. zararlı etkenler) beton ve donatıya zarar vermekte ve betonun ömrünü kısaltmaktadır.

 BETONA VERİLEBİLECEK EN BÜYÜK ZARAR, FAZLADAN SU KATILMASIDIR.

Katkılar

 Betonun özelliklerini geliştirmek üzere üretim sırasında veya dökümden önce transmiksere az miktarda ilave edilen maddelere katkı adı verilir. Katkı maddelerini kökenine göre kimyasal ve mineral katkılar olarak ikiye ayırmak mümkündür:

 1- Kimyasal Katkılar

 Kimyasal katkıların özellikleri TS EN 934-2 ‘ye göre belirlenir. Kimyasal katkıların belli çeşitleri aşağıda sıralanmıştır:

a) Su Azaltıcılar (Akışkanlaştırıcılar)

Betonda aynı kıvamın veya işlenebilirliğin daha az su ile elde edilmesini sağlarlar. Taze betonda kullanılan su miktarı azaldıkça betonun dayanımı artar. Azalttığı su miktarı ile orantılı olarak normal ve süper olarak ayrılırlar.

b) Priz Geciktiriciler

Taze betonun katılaşmaya başlama süresini uzatırlar. Uzun mesafeye taşınan betonlar veya sıcak hava dökümleri için yararlıdırlar.

c) Priz Hızlandırıcılar

Priz geciktiricilerin aksine, bu katkılar betonun katılaşma süresini kısaltırlar. Bazı uygulamalarda, erken kalıp almada ve soğuk hava dökümlerinde don olayı başlamadan betonun katılaşmış olmasını sağlamak için kullanılırlar.

d) Antifrizler

Betonun donmaya karşı kendisini korumasını ve geç priz almamasını sağlar. Antifiriz suyun donma sıcaklığının üzerindeki hava sıcaklığında kullanılmalıdır. Eger hava sıcaklığı suyun donma sıcaklığının altında ise ek tedbirler alınmalıdır.

e) Hava Sürükleyici Katkılar

Beton içinde çok küçük boyutlu ve eşit dağılan hava kabarcıkları oluşturarak betonun geçirimsizliğini ve dona karşı direncini ve işlenebilirliğini artırır.

f) Su Geçirimsizlik Katkıları

Sınırlı miktarda hava sürükleyen katkılardır ancak yerine yerleşmiş betonun su sızdırmazlığının sağlanması uygun yerleştirme tekniğinin iyi bir şekilde yapılmasına bağlıdır. Bazı betonlarda birden fazla katkı türü birlikte kullanılabilir. Ancak bu katkıların birbirlerinin etkilerini bozmadıkları denenmelidir. Kimyasal katkılar, yukarıda bahsedilen etkilerinden dolayı bütün inşaat sektöründe betonun ayrılmaz parçası olmuştur.

2) Mineral Katkılar

 Çimento gibi öğütülmüş toz halde silolarda depolanan cüruf , uçucu kül , silis dumanı, taş unu… vb. çeşitli maddelere ‘Mineral Katkı’ adı verilir. Mineral katkılar tek başına iken çimento gibi bağlayıcılık özelliği taşımazlar fakat birlikte kullanıldıklarında çimentoya benzer görev yaparlar, dolayısıyla çimento ekonomisi sağlarlar. Mineral katkılardan yüksek dayanımlı beton üretiminde de yararlanılır.