tc süleyman demđrel ünđversđtesđ fen bđlđmlerđ enstđtüsü hafđf

T.C.
SÜLEYMAN DEMĐREL ÜNĐVERSĐTESĐ
FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ
HAFĐF AGREGALI KENDĐLĐĞĐNDEN YERLEŞEN
BETONLARIN ÖZELĐKLERĐ
TAYFUN UYGUNOĞLU
Danışman: Prof.Dr. Đlker Bekir TOPÇU
II. Danışman: Yrd.Doç.Dr. Kemal Tuşat YÜCEL
DOKTORA TEZĐ
ĐNŞAAT MÜHENDĐSLĐĞĐ ANABĐLĐM DALI
ISPARTA, 2008
Fen Bilimleri Enstitüsü Müdürlüğüne
Bu çalışma jürimiz tarafından ĐNŞAAT MÜHENDĐSLĐĞĐ ANABĐLĐM DALI'nda
oybirliği ile DOKTORA TEZĐ olarak kabul edilmiştir.
Başkan : Prof.Dr. Đlker Bekir TOPÇU
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / ESKĐŞEHĐR
Üye : Doç.Dr.Celalettin BAŞYĐĞĐT
Süleyman Demirel Üniversitesi
Üye : Yrd.Doç.Dr. Fatih ALTUN
Erciyes Üniversitesi / KAYSERĐ
Üye: Yrd.Doç.Dr. Fuat DEMĐR
Süleyman Demirel Üniversitesi
Üye: Yrd.Doç.Dr. Kemal Tuşat YÜCEL
Süleyman Demirel Üniversitesi
Üye : Yrd.Doç.Dr. Kasım Armağan KORKMAZ
Süleyman Demirel Üniversitesi
Üye : Yrd.Doç.Dr. Emre SANCAK
Süleyman Demirel Üniversitesi
ONAY
Bu tez 01/07/2008 tarihinde yapılan tez savunma sınavı sonucunda, yukarıdaki jüri
üyeleri tarafından kabul edilmiştir.
...../...../20...
Prof.Dr.Fatma KOYUNCU
Enstitü Müdürü
ii
ĐÇĐNDEKĐLER
Sayfa
ÖZET.......................................................................................................................... vii
ABSTRACT..............................................................................................................viii
TEŞEKKÜR................................................................................................................ ix
ŞEKĐLLER DĐZĐNĐ...................................................................................................... x
ÇĐZELGELER DĐZĐNĐ ............................................................................................. xiv
SĐMGELER (KISALTMALAR) DĐZĐNĐ………………………………………………….………xv
1. GĐRĐŞ ....................................................................................................................... 1
2. KAYNAK ÖZETLERĐ ............................................................................................ 4
2.1. Hafif Agregalar .................................................................................................. 4
2.1.1. Pomza .......................................................................................................... 4
2.1.2. Diyatomit..................................................................................................... 5
2.1.3. Tüf ............................................................................................................... 7
2.2. Hafif Agregalı Betonlar ve Özelikleri ............................................................... 9
2.2.1. Hafif Betonların Sınıflandırılması............................................................. 10
2.2.1.1. Üretim Yöntemlerine Göre Hafif Betonların Sınıflandırılması .......... 10
2.2.1.2. Basınç Dayanımlarına Göre Hafif Betonların Sınıflandırılması........ 10
2.2.1.3. Birim Hacim Ağırlığına Göre Hafif Betonların Sınıflandırılması ..... 11
2.2.2. Hafif Betonların Fiziksel ve Mekanik Özelikleri ...................................... 12
2.2.2.1. Hafif Agregalı Betonun Dayanımı ...................................................... 12
2.2.2.2. Hafif Agregalı Betonların Elastisite Modülü ...................................... 14
2.2.2.3. Hafif Agregalı Betonların Yoğunluğu ................................................ 15
2.2.2.4. Hafif Agregalı Betonların Isıl özelikleri ............................................. 16
2.2.2.5. Hafif Agregalı Betonların Su Emme Özelikleri.................................. 18
2.2.2.6. Hafif Agregalı Betonların Yüksek Sıcaklık Dayanımı ....................... 19
2.2.2.7. Hafif Agregalı Betonların Aşınma Dayanımı ..................................... 20
2.2.3. Hafif Betonların Avantajları...................................................................... 20
2.2.4. Hafif Betonların Dezavantajları ................................................................ 21
2.3. Kendiliğinden Yerleşen Betonlar ve Özelikleri............................................... 21
2.3.1. Tanım......................................................................................................... 21
2.3.2. KYB'nin Bileşimi ...................................................................................... 22
iii
2.3.2.1. KYB'de Agrega ................................................................................... 22
2.3.2.2. KYB'de Çimento ................................................................................. 23
2.3.2.3. KYB'de Đnce Malzemeler.................................................................... 24
2.3.2.4. KYB'de Kimyasal Katkı...................................................................... 24
2.3.3. KYB'de Karışım Tasarımı ......................................................................... 25
2.3.4. Kendiliğinden Yerleşen Taze Beton Özelikleri......................................... 26
2.3.4.1. Kendiliğinden Yerleşen Taze Betonun Sınıflandırılması ................... 27
2.3.4.2. Kendiliğinden Yerleşen Taze Betonun Birim Ağırlığı ....................... 31
2.3.5. KYB'de Sertleşmiş Beton Özelikleri ......................................................... 31
2.3.5.1. Basınç ve Çekme Dayanımı ................................................................ 31
2.3.5.2. Elastisite Modülü ................................................................................ 32
2.3.5.3. Isıl Genleşme katsayısı........................................................................ 33
2.3.5.4. Yüksek Sıcaklığa Dayanıklılık............................................................ 33
2.3.5.5. Aşınmaya Dayanıklılık ....................................................................... 34
2.4. Konuyla Đlgili Yapılmış Çalışmalar................................................................. 34
3. MATERYAL ve YÖNTEM................................................................................... 40
3.1. Kullanılan Malzemeler .................................................................................... 40
3.1.1. Agregalar ................................................................................................... 40
3.1.2. Çimento ve Mineral Katkılar..................................................................... 43
3.1.3. Kimyasal Katkı.......................................................................................... 44
3.1.4. Karışım Suyu ............................................................................................. 45
3.2. KYB Üretimi ve Yapılan Deneyler ................................................................. 45
3.2.1. Doldurma Yeteneğinin Ölçülmesi............................................................. 48
3.2.1.1. Çökmede Yayılma Deneyi .................................................................. 48
3.2.1.2. V-kutusu Deneyi ................................................................................. 48
3.2.2. Geçebilme Yeteneğinin Ölçülmesi............................................................ 49
3.2.2.1. J-Halkasında Çökmede Yayılma Deneyi ............................................ 49
3.2.2.2. U-kutusu Deneyi ................................................................................. 51
3.2.2.3. Doldurma (Kajima) Kutusu Deneyi .................................................... 51
3.2.2.4. L-kutusu Deneyi.................................................................................. 52
3.2.3. Ayrışmaya Karşı Direncin Belirlenmesi ................................................... 53
3.2.3.1. V-kutusunda VT5 Süresi ...................................................................... 53
iv
3.2.3.2. Elek Ayrışma Deneyi (GTM).............................................................. 53
3.2.4. Taze Betonda Birim Ağırlığın Belirlenmesi.............................................. 54
3.3. Taze Betonun Kalıplara Yerleştirilmesi .......................................................... 54
3.4. Sertleşmiş Beton Deneyleri ............................................................................. 55
3.4.1. Mekanik Özelikler Đçin Yapılan Deneyler ................................................ 56
3.4.1.1. Basınç Deneyi ..................................................................................... 56
3.4.1.2. Yarmada Çekme (Brezilya) Deneyi .................................................... 57
3.4.1.3. Gerilme-Şekil Değiştirme ve Elastisite Modülü ................................. 58
3.4.2. Fiziksel Özelikler Đçin Yapılan Deneyler .................................................. 61
3.4.2.1. Ultrases Geçiş Hızı.............................................................................. 61
3.4.2.2. Birim Hacim Ağırlık, Porozite ve Su Emme Deneyleri...................... 62
3.4.2.3. Isı Đletkenlik Katsayısının Belirlenmesi .............................................. 63
3.4.2.4. Isıl Şekil Değiştirme ve Isıl Genleşme Katsayısının Belirlenmesi ..... 64
3.4.3. Dayanıklılık Đçin Yapılan Deneyler........................................................... 66
3.4.3.1. Aşınma Dayanımı ............................................................................... 66
3.4.3.2. Kılcal Su Emme Deneyi...................................................................... 67
4. BULGULAR ve TARTIŞMA................................................................................ 69
4.1. Taze Beton Deneyleri ile Đlgili Bulgular ve Tartışma...................................... 69
4.1.1. KYB’nin Doldurma Yeteneği.................................................................... 69
4.1.2. Geçebilme Yeteneği .................................................................................. 74
4.1.3. Ayrışmaya Karşı Direnç ............................................................................ 82
4.2. Sertleşmiş Beton Deneyleri ile Đlgili Bulgular ve Tartışma............................. 85
4.2.1. Hafif Agrega Türü ve Su-toz Oranının KYB’de Mekanik Özeliklere
Etkisi ........................................................................................................ 85
4.2.1.1. Basınç Dayanımı ................................................................................. 85
4.2.1.2. Yarmada Çekme Dayanımı ................................................................. 98
4.2.2. Hafif Agrega Türü ve Su-toz Oranının KYB’de Fiziksel Özeliklere
Etkisi ...................................................................................................... 105
4.2.2.1. Ultrases geçiş hızı ............................................................................. 105
4.2.2.2. Birim Hacim Ağırlık, Görünen Porozite ve Su Emme ..................... 109
4.2.2.3. Isı Đletkenlik Katsayısı ...................................................................... 112
4.2.2.4. Isıl Şekil Değiştirme ve Isıl Genleşme Katsayısı.............................. 115
v
4.2.3. Hafif Agrega Türü ve Su-toz Oranının KYB’de Dayanıklığa Etkisi ...... 124
4.2.3.1. Kılcallık Katsayısı............................................................................. 124
4.2.3.2. Aşınma Dayanımı ............................................................................. 125
4.2.4. KYB'de Mikroyapı Đncelemesi ................................................................ 127
5. SONUÇLAR ........................................................................................................ 132
5.1. Taze Beton Deneyleri Đle Đlgili Sonuçlar ....................................................... 132
5.2. Sertleşmiş Beton Deneyleri ile Đlgili Sonuçlar .............................................. 133
5.2.1. Mekanik Özeliklerle Đlgili Sonuçlar ........................................................ 133
5.2.2. Fiziksel Özeliklerle Đlgili Sonuçlar.......................................................... 135
5.2.3. Dayanıklılıkla Đlgili Sonuçlar .................................................................. 137
5.2.4. Mikroyapı ile Đlgili Sonuçlar ................................................................... 138
6. KAYNAKLAR .................................................................................................... 139
EKLER………………………………………………………………………….…………………147
ÖZGEÇMĐŞ………………………………………………………………………………………151
vi
ÖZET
Doktora Tezi
HAFĐF AGREGALI KENDĐLĐĞĐNDEN YERLEŞEN BETONLARIN
ÖZELĐKLERĐ
Tayfun UYGUNOĞLU
Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü
Đnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı
Juri: Prof.Dr. Đlker Bekir TOPÇU (Danışman)
Doç.Dr. Celalettin BAŞYĐĞĐT
Yrd.Doç.Dr. Fatih ALTUN
Yrd.Doç.Dr. Fuat DEMĐR
Yrd.Doç.Dr. Kemal Tuşat YÜCEL (II. Danışman)
Yrd.Doç.Dr. K. Armağan KORKMAZ
Yrd.Doç.Dr. Emre SANCAK
Bu çalışmada yoğunluğu fazla olan kendiliğinden yerleşen betonların (KYB) birim
ağırlıklarının azaltılması amaçlanmıştır. Bu nedenle KYB üretiminde kullanılan
normal agrega, farklı hafif agregalarla yer değiştirilmiştir. Normal agrega olarak 4-16
mm boyutundaki kırmataş agregası kullanılmıştır. Hafif agrega olarak da yine 4-16
mm tane boyutlarındaki pomza, volkanik tüf ve diyatomit kullanılmıştır. Đnce agrega
olarak tüm karışımlarda 0-4 mm tane boyutundaki doğal dere kumu kullanılmıştır.
Seriler, 0.28, 0.31, 0.34, 0.36 ve 0.38 olacak şekilde beş farklı su-toz oranında ve
ince malzeme miktarı da 600 kg/m3 olacak şekilde toplam 20 farklı şekilde
tasarlanmıştır. Normal agregayla üretilen seriler kontrol serisi olarak belirlenmiştir.
Taze haldeki KYB’lerin doldurabilme, geçebilme ve ayrışmaya karşı dirençlerinin
belirlenmesi için tüm serilerde çökmede yayılma, yayılmada T500 süresi, V-kutusu
akış süresi, VT5 akış süresi, L-kutusu, U-kutusu, doldurma kutusu ve J-halkasında
çökmede yayılma deneyleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca taze betonların birim hacim
ağırlıkları da belirlenmiştir. Diğer yandan farklı agregalarla üretilmiş KYB’lerin
sertleşmiş beton özeliklerinin belirlenmesi için de, basınç dayanımı, dolaylı çekme
dayanımı, ultrases geçiş süresi, yoğunluk, porozite, su emme, ısı iletkenlik, ısıl şekil
değiştirme, ısıl genleşme, kılcal su emme ve yüzeysel aşınma deneyleri yapılmıştır.
Deney sonuçlarına göre, düşük su-toz oranında üretilen KYB’lerde hafif agrega
kullanılmasıyla yüksek doldurma, geçebilme ve ayrışma direnci elde edilmiştir. Hafif
agrega kullanılması ile sertleşmiş beton özeliklerinden mekanik özelikler azaltılırken,
yüksek sıcaklık etkisindeki ısıl genleşme katsayıları azaltılmıştır. Ayrıca yalıtım
değerleri de arttırılmıştır. KYB’lerin yoğunlukları da önemli derecede azaltılmıştır.
Anahtar Kelimeler: Kendiliğinden yerleşen beton; hafif agrega; taze beton özeliği;
fiziksel özelik; mekanik özelik; ısıl özelik.
2008, 155 sayfa
vii
ABSTRACT
Ph.D. Thesis
PROPERTIES OF SELF-COMPACTING CONCRETE WITH
LIGHTWEIGHT AGGREGATE
Tayfun UYGUNOĞLU
Süleyman Demirel University Graduate School of Applied and Natural Sciences
Department of Civil Engineering
Thesis Committee: Prof.Dr. Đlker Bekir TOPÇU (Supervisor)
Assoc.Prof. Celalettin BAŞYĐĞĐT
Asst.Prof. Fatih ALTUN
Asst.Prof. Fuat DEMĐR
Asst.Prof. Kemal Tuşat YÜCEL (II. Supervisor)
Asst.Prof. K. Armağan KORKMAZ
Asst.Prof. Emre SANCAK
In this study, it was aimed that decrease of unit weight of self-consolidating concrete
(SCC) which has high unit weight. For this reason, normal aggregate used in the
production of SCC was replaced with different lightweight aggregates. Crushed stone
was used as normal aggregate in size of 4-16 mm. Moreover pumice, volcanic tuff
and diatomite were used as lightweight aggregate in size of 4-16 mm. In all mixes,
the natural river sand was used as fine aggregate in size of 0-4 mm. Totally 20
different series were designed in water/powder ratio of 0.28, 0.31, 0.34, 0.36 and
0.38, and in fine materials content of 600 kg/m3. It was defined that series produced
with crushed stone are control series. In all series, slump flow, T500 time in the flow,
V-box flowing time, flowing time at VT5, L-box, U-box, filling box and slump flow
in J-ring experiments were carried out to determine the fresh properties such as
fillingability, passingability and segregation resistance of SCC. Furthermore, the unit
weight of fresh SCC was defined. On the other hand, compressive strength, indirect
tensile strength, ultrasonic velocity test, bulk density, porosity, water absorption by
weight, thermal conductivity, thermal strain, thermal expansion, capillary water
absorption and surface wear resistance experiments were made on the hardened SCC.
According to experiment results, in SCC produced in low water/powder ratios, it was
obtained that fillingability, passingability and segregation resistance were high. By
using the lightweight aggregate, mechanical properties of hardened SCC have been
reduced; coefficient of thermal expansion was decreased. Moreover, insulation
properties of SCC have been increased, too. The unit weight of SCC was decreased.
Keywords: Self-consolidating concrete; lightweight aggregate; fresh concrete
properties; physical properties; mechanical properties; thermal properties.
2008, 155 pages
viii
TEŞEKKÜR
Tez çalışmamı sürdürdüğüm dönemde, bana daima güler yüzlülüğüyle destek olan,
çalışma disiplini sağlayan, gösterdiği büyük sabrı, öneri, eleştiri ve düzenlemeleriyle
çalışmanın gerçekleşmesine büyük katkıda bulunan tez danışmanım saygıdeğer
hocam, Sayın Prof. Dr. Đlker Bekir TOPÇU’ya sonsuz teşekkürlerimi sunarım.
Tez çalışmam süresince her türlü konuda desteklerini esirgemeyen Afyon Kocatepe
Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Yapı Eğitimi Öğretim elemanlarının her birine
ayrı ayrı teşekkürlerimi sunarım.
Deneysel çalışmalarımın gerçekleştirilmesinde sağladıkları destekten dolayı Kolsan
Hazır Beton’a, Gen-Han Hazır Beton’a ve Chryso Katkı Malzemeleri San. ve Tic.
A.Ş.’ne teşekkür ederim.
Tez çalışmam ve akademik yaşantım boyunca gösterdiği büyük sabır, ilgi, hoşgörüsü
ve manevi desteğinden dolayı sevgili eşime sonsuz teşekkürlerimi sunarım.
Tüm yaşantım boyunca maddi ve manevi desteklerini esirgemeyen çok kıymetli
aileme de sonsuz teşekkürlerimi sunmayı bir borç bilirim.
Tayfun UYGUNOĞLU
ISPARTA, 2008
ix
ŞEKĐLLER DĐZĐNĐ
Sayfa
Şekil 2.1. Pomzanın genel görünümü .......................................................................... 4
Şekil 2.2. Pomzanın mikroyapısı ................................................................................. 5
Şekil 2.3. Kayaç halinde diyatomit .............................................................................. 6
Şekil 2.4. Çubuk şekilli bir diyatomitin görünüşü ....................................................... 6
Şekil 2.5. Tüfün genel görünümü................................................................................. 7
Şekil 2.6. Afyon yöresi tüfünün mikroyapı görüntüsü................................................. 8
Şekil 2.7. Hafif ve normal agregaların şematik gösterimi ......................................... 13
Şekil 2.8. Hafif ve normal betonda gerilme dağılımlarının gösterimi ....................... 13
Şekil 2.9. Agrega, çimento ve betonun gerilme-şekil değiştirmesi............................ 14
Şekil 2.10. Isı iletimi ve yoğunluk arasındaki ilişki................................................... 17
Şekil 2.11. Normal betonla KYB’nin karşılaştırılması .............................................. 22
Şekil 3.1. Isparta yöresi pomza agregası.................................................................... 40
Şekil 3.2. Afyon-Seydiler yöresi diyatomitinin kayaç halinde alınması.................... 41
Şekil 3.3. Afyon-Ayazini yöresi volkanik tüfünün kayaç halinde alınması .............. 41
Şekil 3.4. Boyutlandırılmış olan (a) hafif agregalar (b) doğal kum ve kırmataş ....... 42
Şekil 3.5. KYB karışımlarında kullanılan agrega tane dağılımı eğrisi ...................... 46
Şekil 3.6. KYB üretimlerinin yapıldığı serbest düşme sağlayan karıştırıcı ............... 47
Şekil 3.7. (a) Çökmede yayılma deney düzeneği ve (b) yayılma çapının ölçülmesi . 48
Şekil 3.8. V-kutusu deney düzeneği........................................................................... 49
Şekil 3.9. (a) J-halkası deneyi ve (b) J-halkasında yayılma çapının ölçülmesi.......... 49
Şekil 3.10. J-halkasında beton yüksekliğinin ölçülmesi ............................................ 50
Şekil 3.11. Bloklaşma oranı için alınan ölçümler ...................................................... 50
Şekil 3.12. (a) U-kutusu deney düzeneği ve (b) beton yüksekliği ............................. 51
Şekil 3.13. (a) Doldurma kabına KYB’nin konması (b) beton yüksekliğinin
ölçülmesi .................................................................................................. 52
Şekil 3.14. (a) L-kutusu deney düzeneği ve (b) deney sırasında alınan ölçümler ..... 52
Şekil 3.15. (a) GTM deneyi ve (b) elek üzerinde kalan beton ................................... 53
Şekil 3.16. KYB’nin taze birim ağırlığının belirlenmesi ........................................... 54
Şekil 3.17. (a) Kullanılan kalıplar ve (b) KYB’lerin kalıba yerleştirilmesi............... 55
Şekil 3.18. Tek eksenli basınç presi ........................................................................... 57
x
Şekil 3.19. (a) Numunenin yarma aparatına yerleştirilmesi, (b) yarma deneyi
yapılışı ...................................................................................................... 57
Şekil 3.20. Silindir numunelere başlık yapılması....................................................... 58
Şekil 3.21.a,b,c. KYB’de birim gerilmeye karşılık gelen kısalmanın ölçülmesi ....... 59
Şekil 3.22. Betonun gerilme-şekil değiştirme eğrisi .................................................. 60
Şekil 3.23. Numunelerde ultrases geçiş süresinin ölçülmesi ..................................... 61
Şekil 3.24. Arşimet deney düzeneği........................................................................... 62
Şekil 3.25. (a) Isı iletkenlik cihazı ve (b) numunelerin ısı iletkenliklerinin ölçümü . 64
Şekil 3.26. Isıl genleşmenin ölçülmesinde kullanılan dilatometre............................. 64
Şekil 3.27. Dilatometrede numune haznesi................................................................ 65
Şekil 3.28. Raylı sistem üzerinde hareket edebilen fırın............................................ 65
Şekil 3.29. Aşınma deneyinde kullanılan Dorry cihazı.............................................. 67
Şekil 3.30. Kılcal su emme deneyinin şematik gösterimi .......................................... 68
Şekil 3.31. Kılcal su emme deney düzeneği .............................................................. 68
Şekil 4.1. KYB’lerde su-toz oranıyla çökmede yayılmanın değişimi........................ 71
Şekil 4.2. V-kutusu akış süresi ile T500 süresi arasındaki ilişki.................................. 73
Şekil 4.3. Su-toz oranı ile ilişkili olarak L-kutusu geçebilme oranlarının değişimi .. 75
Şekil 4.4. Su-toz oranı ile ilişkili olarak bloklaşma indeksinin değişimi................... 77
Şekil 4.5. L-kutusu geçebilme oranı ve bloklaşma indeksi arasındaki ilişki ............. 77
Şekil 4.6. Kırmataşlı KYB’lerin çökmede yayılma ve T500 sürelerinin değişimi ...... 78
Şekil 4.7. Pomzalı KYB’lerin çökmede yayılma ve T500 sürelerinin değişimi.......... 79
Şekil 4.8. Tüflü KYB’lerin çökmede yayılma ve T500 sürelerinin değişimi .............. 79
Şekil 4.9. Diyatomitli KYB’lerin çökmede yayılma ve T500 sürelerinin değişimi..... 80
Şekil 4.10. Su-toz oranı ile doldurma kutusu geçebilme oranlarının değişimi .......... 81
Şekil 4.11. Su-toz oranı ile ilişkili olarak U-kutusundaki beton seviyesinin
değişimi .................................................................................................... 82
Şekil 4.12. Su-toz oranı ile ilişkili olarak elek ayrışma oranının değişimi ................ 84
Şekil 4.13. Kırmataşla üretilen KYB’lerin basınç dayanımlarının değişimi ............. 89
Şekil 4.14. Pomzayla üretilen KYB’lerin basınç dayanımlarının değişimi ............... 90
Şekil 4.15. Tüfle üretilen KYB’lerin basınç dayanımlarının değişimi ...................... 91
Şekil 4.16. Diyatomitle üretilen KYB’lerin basınç dayanımlarının değişimi............ 91
Şekil 4.17. Su-toz oranına göre 28 günlük basınç dayanımlarının değişimi.............. 92
xi
Şekil 4.18. Kırmataşla üretilen KYB’lerde gerilme-şekil değiştirme işi ................... 94
Şekil 4.19. Pomzayla üretilen KYB’lerde gerilme-şekil değiştirme işi ..................... 94
Şekil 4.20. Tüfle üretilen KYB’lerde gerilme-şekil değiştirme işi ............................ 95
Şekil 4.21. Diyatomitle üretilen KYB’lerde gerilme-şekil değiştirme işi.................. 95
Şekil 4.22. Su-toz oranına göre elastisite modülünün değişimi ................................. 97
Şekil 4.23. Elastisite modülü ve basınç dayanımı arasındaki ilişki ........................... 97
Şekil 4.24. Kırmataşla üretilen KYB’lerin dolaylı çekme dayanımlarının değişimi100
Şekil 4.25. Pomzayla üretilen KYB’lerin dolaylı çekme dayanımlarının değişimi. 101
Şekil 4.26. Tüfle üretilen KYB’lerin yarmada çekme dayanımlarının değişimi ..... 102
Şekil 4.27. Diyatomitle üretilen KYB’lerin yarmada çekme dayanımlarının
değişimi .................................................................................................. 103
Şekil 4.28. Su-toz oranına göre dolaylı çekme dayanımının değişimi..................... 103
Şekil 4.29. Yarmada çekme dayanımı ve basınç dayanımı arasındaki ilişki ........... 104
Şekil 4.30. Kırmataşlı KYB’lerin ultrases geçiş hızlarının değişimi ....................... 105
Şekil 4.31. Pomzalı KYB’lerin ultrases geçiş hızlarının değişimi........................... 106
Şekil 4.32. Tüflü KYB’lerin ultrases geçiş hızlarının değişimi ............................... 107
Şekil 4.33. Diyatomitli KYB’lerin ultrases geçiş hızlarının değişimi ..................... 107
Şekil 4.34. Ultrases geçiş hızıyla basınç dayanımı arasındaki ilişki........................ 108
Şekil 4.35. KYB'lerin kuru birim hacim ağırlıkları ................................................. 110
Şekil 4.36. KYB'lerin görünen porozite oranları ..................................................... 111
Şekil 4.37. KYB'lerin su emme oranları .................................................................. 112
Şekil 4.38. KYB'lerin ısı iletkenlik katsayıları ........................................................ 113
Şekil 4.39. KYB’de ısı iletkenlik katsayıları ile kuru birim ağırlıkları arasındaki
ilişki........................................................................................................ 114
Şekil 4.40. Kırmataşlı serilerde ısıl şekil değiştirme oranı ...................................... 115
Şekil 4.41. Kırmataşlı serilerde ısıl genleşme katsayısının sıcaklıkla değişimi....... 116
Şekil 4.42. Pomzalı serilerde ısıl şekil değiştirme oranı .......................................... 118
Şekil 4.43. Pomzalı serilerde ısıl genleşme katsayısının sıcaklıkla değişimi .......... 119
Şekil 4.44. Tüflü serilerde ısıl şekil değiştirme oranı .............................................. 120
Şekil 4.45. Tüflü serilerde ısıl genleşme katsayısının sıcaklıkla değişimi............... 121
Şekil 4.46. Diyatomitli serilerde ısıl şekil değiştirme oranı..................................... 122
Şekil 4.47. Diyatomitli serilerde ısıl genleşme katsayısının sıcaklıkla değişimi ..... 123
xii
Şekil 4.48. KYB’de su-toz oranı ve agrega tipine göre kılcallık katsayısının
değişimi .................................................................................................. 125
Şekil 4.49. KYB’de su-toz oranına ve agrega tipine göre aşınma kaybının
değişimi .................................................................................................. 126
Şekil 4.50. Aşınma kaybı ile basınç dayanımı arasındaki ilişki............................... 126
Şekil 4.51. Kırmataşlı serilerde agrega-çimento hamuru ara yüzeyi ....................... 128
Şekil 4.52. Pomzalı serilerde agrega-çimento hamuru ara yüzeyi ........................... 129
Şekil 4.53. Tüflü serilerde agrega-çimento hamuru ara yüzeyi ............................... 129
Şekil 4.54. Diyatomitli serilerde agrega-çimento hamuru ara yüzeyi...................... 130
Şekil 4.55. Çimento hamuruna sürüklenmiş hava boşluklarından bir görünüm ...... 131
xiii
ÇĐZELGELER DĐZĐNĐ
Sayfa
Çizelge 2.1. Hafif betonların basınç dayanımlarına göre sınıflandırılması ............... 11
Çizelge 2.2. Hafif betonların yoğunluklarına göre sınıflandırılması ......................... 11
Çizelge 2.3. Çeşitli hafif agregaların yoğunlukları .................................................... 16
Çizelge 2.4. Farklı agregalarla üretilmiş hafif betonların ısıl genleşme katsayıları... 18
Çizelge 2.5. Bazı hafif betonların su emme oranları.................................................. 19
Çizelge 2.6. KYB’de taze beton özeliklerini belirleme yöntemleri ........................... 27
Çizelge 2.7. Taze KYB için önerilen deney aralıkları ............................................... 28
Çizelge 2.8. KYB’nin ERMCO (2005) tarafından sınıflandırılması ......................... 29
Çizelge 2.9. Çeşitli uygulama alanları için KYB kıvam özelikleri............................ 30
Çizelge 3.1. 8-16 mm hafif ve 4-16 mm normal agrega özelikleri ............................ 42
Çizelge 3.2. 4-8 mm hafif agrega ve 0-4 mm doğal kum özelikleri .......................... 43
Çizelge 3.3. Hafif agregaların kimyasal bileşenleri ................................................... 43
Çizelge 3.4. Çimento, uçucu kül ve taş tozunun karakteristik özelikleri................... 44
Çizelge 3.5. Kimyasal katkıya ait özelikler ............................................................... 45
Çizelge 3.6. KYB’nin taze haldeki özelikleri ve belirleme yöntemleri ..................... 47
Çizelge 3.7. Sertleşmiş beton numuneler üzerinde gerçekleştirilen deneyler............ 55
Çizelge 4.1. KYB’nin doldurma yeteneğine ait taze beton deney sonuçları ............. 70
Çizelge 4.2. KYB’nin geçebilme yeteneğine ait taze beton deney sonuçları ............ 74
Çizelge 4.3. KYB’nin ayrışma direncine ait taze beton deney sonuçları................... 83
Çizelge 4.4. KYB’nin basınç dayanımı deney sonuçları ........................................... 86
Çizelge 4.5. KYB’nin yarmada çekme dayanımı deney sonuçları ............................ 99
xiv
SĐMGELER (KISALTMALAR) DĐZĐNĐ
BHA
Birim hacim ağırlık
D
Diyatomit
E
Elastisite modülü
fck
Karakteristik basınç dayanımı
ft
Çekme dayanımı
G
Geçebilme oranı
KT
Kırmataş
KYB
Kendiliğinden yerleşen beton
LB
Aşınma dayanımı
P
Pomza
PA
Geçebilme yeteneği
S
Ayrışma oranı
SF
Akıcılık
SR
Ayrışma direnci
T
Tüf
VF
V-kutusundan elde edilen viskozite
VS
Çökmede yayılmada elde edilen viskozite
YDB
Yüksek dayanımlı beton
α
Isıl genleşme katsayısı
β
Bloklaşma indeksi
∆
Kuru birim ağırlık
ε
Şekil değiştirme oranı
λ
Isı iletkenlik katsayısı
σmax
Maksimum gerilme
σyç
Yarmada çekme dayanımı
xv
1. GĐRĐŞ
Günümüzde beton, birçok farklı yapıda kullanılan en yaygın yapı malzemesi olarak
karşımıza çıkmaktadır. Betonun, ucuzluğu ve kolay üretilebilir olmasından dolayı,
binalar, yollar, köprüler, barajlar, santraller, istinat duvarları, su depoları, limanlar,
hava alanları, kent mobilyaları, vb. birçok yerde yaygın kullanım alanına sahip
olduğu görülmektedir (Topçu vd., 2006; Taşdemir vd., 2004). Bu kadar yoğun
tüketilen bir malzemenin de teknolojiye paralel gelişme göstermesi kaçınılmazdır.
Bileşenleri açısından önceleri sadece su, çimento ve agregadan oluşan beton,
bünyesine kimyasal ve mineral katkıların girmesiyle pek çok olumlu özelik
kazanmıştır. Günümüzün modern beton teknolojisinde neredeyse kimyasal ve
mineral katkısız bir beton üretilmez hale gelinmiştir (Felekoğlu vd., 2004). Yüksek
oranda su azaltma yeteneğine sahip akışkanlaştırıcılar aynı zamanda taze betonun
işlenebilirliğini de arttırmaktadır. Yüzyılımızda beton teknolojisini yepyeni boyutlara
taşıyan farklı tipteki süperakışkanlaştırıcı katkılar sayesinde beton, performansı
açısından yüksek dayanımı, dayanıklılığı ve taze haldeki işlenebilirliği ile “yüksek
performanslı beton” olarak anılmaya başlanmıştır (Ünal vd., 2006; Özkul, 2005).
Yüksek dayanımlı beton sınıfında olan bir beton türü de kendiliğinden yerleşen
betondur. Kendiliğinden yerleşen beton (KYB), dahili veya harici vibrasyon
kullanılmadan kalıbına yerleştirilen ve sıkıştırılan betonlar olarak tanımlanmaktadır.
KYB’ler konuldukları kabın içerisine yüksek akışkanlıklarından dolayı herhangi bir
vibrasyon yapılmaksızın kendi ağırlıklarıyla boşluksuz bir şekilde yerleşir, donatının
etrafını sıkıca sarar ve beton içerisinde çok düşük oranda boşluk kalarak (porozitesi
düşük) kalıbı doldurur (Leemann vd., 2006). KYB’de çok fazla yüzey bitirme
işlemi gerektirmeksizin düzgün ve pürüzsüz bir yüzey elde edilir. Bütün bunların
olabilmesi için betonun işlenebilirliğinin ve kararlılığının oldukça iyi olması gerekir.
KYB’lerde yüksek akışkanlığın sağlanabilmesi için yaygın olarak kullanılan yöntem,
iri agrega miktarının sınırlandırılması ve uygun özelikte harç kullanılmasıdır. Ayrıca
ince madde oranının da arttırılması gereklidir. Đnce madde olarak 0.125 mm’den daha
küçük ince taneler düşünülmelidir. Bu amaçla uçucu kül, taş unu (kireçtaşı tozu),
1
cüruf (öğütülmüş), silis dumanı kullanılabilir (Bonavetti vd., 2003; Bosiljkov, 2003).
KYB’nin bileşenlerinden ince malzemelerin fazla oluşu ve konulduğu kalıbı daha iyi
doldurarak daha iyi sıkışabilmesinden dolayı birim ağırlığı normal betonlardan daha
fazladır. Dolayısıyla yapılarda bir yandan yüksek dayanım amaçlanırken diğer
yandan da yapının kendi ağırlığı arttırılmış olmaktadır. Bunun sonucu olarak temelle
ilgili taşıma problemleri, yapı elemanlarının kesitlerindeki artışlar söz konusudur.
Betonarme yapılarda betonun zati yükünün azaltılması için hafif agregalı beton
kullanılması üzerine uzun yıllardır çalışmalar devam etmektedir (Demirboğa vd.,
2001). Hafif betonların yapılarda kullanılmasıyla yapıların tüm ağırlığında önemli bir
azalma sağlanır. Bunun olumlu etkilerini şu şekilde sıralanabilir: Yükün azalmasıyla
taşıyıcı elemanların kesit boyutları küçülür. Ayrıca temel ile ilgili problemler çok
daha kolay çözümlenir bir hal alır. Bütün bunların sonucunda da yapının maliyet
bedeli azalmış olur. Fakat hafif betonlar asıl betonarme yapıların depreme
dayanıklılığı arttırması bakımından yararlı işlev görmektedir. Hafif betonların
kullanılması durumunda yapının tüm ağırlığının azalmasından dolayı deprem olayı
sırasında daha küçük dinamik kuvvetler oluşacaktır. Böylece yapıdaki dinamik
etkilerin azalmasıyla ve bu dinamik etkilerin oluşturacağı gerilmelerin küçülmesiyle
yapıların depreme dayanıklılığı artmış olacaktır (Topçu, 1997; Topçu vd., 2005).
Son yıllarda, süper akışkanlaştırıcı katkıların kullanımı ile hafif ve yüksek dayanımlı
betonların avantajlarını birleştirmek için yüksek dayanımlı hafif agregalı beton
üretimi üzerinde araştırmalar yapılmaktadır. Yüksek dayanımlar, yapay agrega
kullanımı ile veya doğal hafif agrega yanı sıra normal agrega kullanılmasıyla elde
edilmektedir (Yeğinobalı, 2002). Hafif agrega olarak en çok kullanılanlar doğal
agregalardan pomza, volkanik cüruf, volkanik tüf, diyatomit, vermikülit; yapay hafif
agregalardan da genleştirilmiş perlit agregası, uçucu kül, genleştirilmiş kil ve
genleştirilmiş polyestrendir (Sari vd., 2005; Yeğinobalı, 1997a; Unal vd., 2005,
Demirboğa vd., 2001). Bunlardan pomza, volkanik tüf ve diyatomit, yüksek
gözenekliğe sahip, yoğunlukları 640 ile 1200 kg/m3 arasında değişen doğal hafif
agregalardır. Hafif agreganın normal betonda kullanılması sırasında karşılaşılan en
büyük sorunlardan birisi, betonun taşınması ve vibrasyonu sırasında hafif agregaların
2
yoğunluklarının normal agregaya ve çimento hamuruna göre oldukça düşük
olmasından dolayı üst yüzeye doğru hareket etmesi sonucunda betonun ayrışmasıdır
(Chandra and Berntsson, 2002). Ancak KYB’de vibrasyon uygulanmadığından
dolayı hafif agregaların bu tip özel betonlarda kullanılması, hem betonun
yerleştirilmesi ve sıkıştırılması hem de bileşenlerinden dolayı normal betona göre
daha fazla olan KYB’nin birim ağırlığının azaltılmasında büyük yarar sağlayacaktır.
Yapılan bu çalışma kapsamında, KYB’de normal agrega yerine, gözenekli yapıları
sayesinde birim ağırlıkları düşük olan pomza, tüf ve diyatomit gibi doğal hafif
agregalar kullanılmıştır.
Bu sayede, normal agregayla üretilen KYB’lerin birim
ağırlıkları düşürülmesi ve yapılarda zemine aktarılan yükün azaltılması ve aynı
zamanda taşıyıcı elemanların kesitlerindeki azalmalar ile ekonomik yarar sağlanması
amaçlanmaktadır. Bu çalışmada deneysel çalışmalar genel olarak iki ana başlık
altında toplanmıştır. Bunlar, taze beton deneyleri ve sertleşmiş beton deneyleridir.
Taze beton deneylerinde, hafif ve normal agregalarla üretilmiş olan kendiliğinden
yerleşen betonların doldurma yeteneği, sık donatılar arasından geçebilme yeteneği ve
ayrışmaya karşı dirençleri belirlenmiş ve karşılaştırılmıştır. Sertleşmiş beton
deneyleri de genel olarak üç ana başlık altında incelenmiştir. Bunlar, basınç ve
yarma deneylerini kapsayan mekanik deneyler; ultrases geçiş süresi, birim hacim
ağırlık, su emme, porozite, ısı iletkenlik, ısıl gerilmeler altındaki boy değişim
oranları ve ısıl genleşme katsayılarını içeren fiziksel deneyler; ve kılcal su emme
katsayısı ve yüzeysel aşınma özeliklerinin belirlendiği dayanıklılık deneyleridir.
KYB’lerin üretimlerinde Isparta yöresinden sağlanan pomza agregası, AfyonSeydiler yöresinden temin edilen tüf ve diyatomit hafif agregaları yanında, normal
ağırlıktaki KYB üretimi için de kireçtaşı kırmataş agregaları kullanılmıştır. Normal
agregayla üretilen KYB’ler kontrol serisi olarak belirlenmiştir. Hafif agregalarla
üretilen KYB’lerin taze ve sertleşmiş beton özelikleri normal agregayla üretilmiş
kendiliğinden yerleşen betonların özelikleriyle karşılaştırılarak değerlendirilmiştir.
Çalışmalarda kullanılan hafif agregalı betonların genel özelikleri hakkındaki bilgiler
ve KYB’lerin özelikleri hakkındaki genel bilgiler sonraki bölümde sunulmaktadır.
3
2. KAYNAK ÖZETLERĐ
2.1. Hafif Agregalar
2.1.1. Pomza
Pomza, birbirine bağlantısız boşluklu, süngerimsi, silikat esaslı, volkanik olaylar
sonucunda oluşmuş, fiziksel ve kimyasal etkenlere karşı dayanıklı, birim hacim
ağırlığı 1 gr/cm3’ten küçük, gözenekli
camsı bir kayaçtır (Kuşçu, 2001).
Yeryüzünde en yaygın olarak bulunan ve kullanım türü en geniş olan asidik pomza,
beyaz ve kirli renkte olanıdır. Bazik pomza ise siyahımsı renkteki pomza türüdür.
Asidik karakterli pomzalarda silis oranı daha yüksek olup, inşaat sektöründe yaygın
kullanım alanı bulabilmektedir. Diğer taraftan bazik karakterli pomzalar da
alüminyum, demir, kalsiyum ve magnezyum bileşenleri daha yüksek oranda
bulunması nedeniyle diğer endüstriyel alanlarda kullanım alanı bulabilmektedir. Her
iki pomza türü de oluşum sırasında ani soğuma ve gazların bünyeyi ani olarak terk
etmesi sonucu oldukça gözenekli bir yapı kazanmışlardır (Şekil 2.1) (Gündüz, 1998).
Şekil 2.1. Pomzanın genel görünümü (Gündüz, 1998)
Pomza, oluşumu sırasında bünyesindeki gazların ani olarak dışarı çıkması ve ani
soğuması nedeniyle, makro ölçekten mikro ölçeğe kadar sayısız gözenek içerir (Şekil
2.2). Gözenekler arasının genelde bağlantısız olması ve gözeneklerin yarı açık veya
kapalı olmasından dolayı geçirgenliği düşük, ısı ve ses yalıtımı oldukça yüksektir.
4
Şekil 2.2. Pomzanın mikroyapısı (Gündüz, 1998)
Pomza kendisine özgü bazı özellikleri ile benzer volkanik camsı kayaçlardan (perlit,
obsidyen, pekş-tayn) ayrılır. Bu özeliklerinden rengi, gözenekliliği ve kristal
suyunun olmaması ile pratik olarak ayrılmaktadır. Renk benzerliği ve kimyasal
bileşimi bakımından perlit ile karıştırılır, bazı durumlarda ayrılması zorlaşır. Pomzalı
perlit veya perlitik pomza olarak bilinen geçişli kayaçlardan petrografik analizle
ve gözenek yapısı incelenmek suretiyle ayrılabilmektedir (Ünal, 1997; DPT, 2001).
2.1.2. Diyatomit
Diyatomit su yosunları sınıfından olan tek hücreli, mikroskopla görülebilecek kadar
küçük olan diyatomların silisli kavkılarının birikerek fosilleşmiş kavkılarından
meydana gelen organik tortul kayaçtır (Şekil 2.3) (Meisenger, 1985; Borat, 1992).
TS 9773 (1992), ısı yalıtımında kullanılan diyatomiti diyatome denilen tek hücreli
organizmaların kabuklarının çökelmesinden oluşan, tebeşir görünümüne sahip,
yüksek miktarda amorf silis içeren, beyaz renkli, su ile karıştırıldığında yapışkan
5
çamur
meydana
getirmeyen, kütlesinin birkaç
katı
kadar
su emebilen ve
parmaklar arasında bastırıldığında kolayca ezilebilen bir kayaç olarak tanımlamıştır.
Şekil 2.3. Kayaç halinde diyatomit (Bruvel,1999)
Diyatomlar, binlerce türdeki mikroskobik su yosunu ailesini içerir ve tipik olarak
50-100 µm boyutlarındadırlar. Đskeletler silika içerirler ve geniş çapta değişik
şekillerde
bulunurlar.
Đskeletler
şekil
olarak
silindirik,
çubuk
ve
yıldız
formundadırlar. Tipik olarak içleri boş ve delikli bir yüzeye sahiptirler. Diatom
iskeletinin açık yapısından dolayı diyatomit hafif kayaç sınıfındadır (Bruvel,1999).
Şekil 2.4. Çubuk şekilli bir diyatomitin görünüşü (Uygunoğlu, 2005).
Diyatomitlerin hücre çeperleri biri içeride kalan, diğeri onun üzerine geçen iki
parçadan oluşan kutuya benzemektedir. Bu iki parça mekanik olarak kolaylıkla
birbirinden ayrılabilir. Büyük olan üst kapağa epiteka, küçük olana ise hipoteka
denir. Diyatom kabuğunun çevresel kısmına yani kapakların birbirini örtükleri kısma
kuşak denir. Diyatomitlerin yandan görünüşleri genellikle dikdörtgene benzeyip, üst
görünüşleri ise diyatomitin cinsine göre büyük değişiklik gösterir. Çubuk şeklinde
olanların üstünde rafe denilen, boydan boya tek veya iki parça halinde uzanan bir
yarık vardır. Kabukların üzerinde diyatomite dayanım sağlayan bazı girinti ve
6
çıkıntılar vardır (Şekil 2.4). Afyon ve çevresinde bulunan diyatomitlerin iskelet
şekli açısından yapıları çubuk şeklinde olan hücrelerden oluşmaktadır (Yıldız, 1997).
Masif veya tabakalı saf diyatomitler gevrek, gözenekli, düşük birim hacim ağırlıklı
ve tebeşir görünümdedir. Diyatom tane büyüklüğü 5 ile 10 mm arasında sıralanır. Bir
diyatomitte tane boyu dağılımı diyatomların türüne, iriliğine, kavkıların tam veya
kırıklı oluşuna, kil kum gibi katkılarının varlığına ve oranına bağlı olarak değişir.
Organik madde içeriğinin kaynağı sedimanter çamurdan çürümüş bitki kalıntılarına
kadar değişir. Safsızlıklar az çok kil görünümlü, kumlu, kireçli veya çörtlü olmalıdır.
2.1.3. Tüf
Tüfler, volkanizma sırasında şiddetli patlamalarla genellikle katı halde dışarı
püskürtülen, değişik tane büyüklüğündeki malzemenin birikmesiyle volkanik ve
tortul kayaçlara benzer özellikler gösteren piroklastik kayaçlardan oluşurlar
(Çobanoğlu vd., 2003). Đçeriklerinde yaygın bir şekilde gaz boşlukları vardır.
Gözenekleri yarı erimiş lavın parçalanmasına eşlik eden hızlı soğuma sırasında gazın
genleşmesinden oluşur. Tüf ve tüfit çoğu kez iç içe karışmış olarak bulunurlar. Tüf
hücreli yapı göstermeyen camın sert tozları veya kuvars feldspat ve mafik
minerallerin çok ince kristallerini kapsayabilir. Tüfit ise mineral tanelerini kapsar.
Şekil 2.5. Tüfün genel görünümü (Yeğinobalı, 1997b)
7
Tüf ve tüfit açık renkli, silisli volkanik camlardır. Tüf ve tüfit arasındaki fark tane
boyutudur. Bazı farklılıklar olmasına rağmen 2 veya 3 mm’den büyük taneliler
(ince çakıl boyutu veya kaba kum) tüf olarak adlandırılırlar (Şekil 2.5). Đki veya 3
mm’den küçük olan tüfler ise genelde toz tüfit olarak adlandırılmıştır (Demir, 2001).
Doğada sadece volkanik elemanlı tüfler olduğu gibi, sedimanlı tüfler ve tüflü
sedimanlar da mevcuttur. Değişime uğramış volkanik taşlar da çoğu zaman tüfe
benzerler. Bunları tüflerden ayırt etmek güçtür. Ortalama 4 mm’den küçük
piroklastik tanelerin oluşturduğu taşlara tüfit ve kum halinde olanlara ise volkanik
kül denir. Tüfler, volkanik cam parçaları ile kristal ve volkanik olmayan
malzemelerden oluşmuşlardır. Tüflerin en büyük tane büyüklükleri 4-32 mm olursa
lipilli, daha büyük parçalardan oluşmuş ise de volkanik aglomera veya volkanik breş
olarak adlandırılırlar. Bazaltik dokulu, sarımtırak veya gri renkli, lapilli ve zift
parlaklığında köşeli kısımlardan yapılı tüflere palagonit denir (Yeğinobalı, 1997b).
Şekil 2.6. Afyon yöresi tüfün mikroyapı görüntüsü (Kadir ve Karakaş, 2000)
Şekil 2.6’da Afyon-Seydiler yöresine ait bir tüf kayacından elde edilen numunenin
mikroyapısı görülmektedir. Tüfün içerisinde bir çok gözenek bulunmakta ve bu
gözenekler genel olarak yassı şekillidir. Ancak gözenek oranı pomza agregasına göre
daha azdır. Dolayısıyla tüf agregası pomzaya göre daha yoğun bir yapıya sahiptir.
8
Tüflerin hamurunu oluşturan volkan camı beyaz, kirli beyaz ve sarımsı kahve renkli
olup, bol kırıklı ve çatlaklıdır. Bu kırık ve çatlaklar boyunca demir renklerinin yanı
sıra hamur içerisinde kırmızımsı siyah renkli opak demir mineralleri de
belirlenmiştir. Ayrıca, tüfteki volkan camında lifsi şekilli, yönlenmiş ve anizotrop
özelik gösteren mineraller de gözlenmiştir (bkz. Şekil 2.6) (Kadir ve Karakaş, 2000).
2.2. Hafif Agregalı Betonlar ve Özelikleri
TS EN 206-1 (2000)’de hafif beton, etüv kurusu durumdaki birim hacim ağırlığı
(yoğunluğu), 800 kg/m3'ten büyük, 2000 kg/m3'ten küçük olan beton olarak
tanımlanmaktadır. Hafif beton, yapımında kullanılan agreganın bir kısmı veya
tamamı farklı tip ve özeliklere sahip hafif agregaların kullanılmasıyla da üretilebilir.
TS 2511 (1977)’e göre de, karakteristik basınç dayanımı 17 MPa’dan daha büyük
olan ve birim hacim ağırlığı da en fazla 1900 kg/m3 olan hafif agregalı betonlar,
taşıyıcı hafif beton olarak sınıflandırılmaktadır. Hafif betonların özelikleri, hafif
beton üretiminde kullanılan agregaların karakteristik özelikleriyle doğrudan ilgilidir.
TS 1114 EN 13055-1 (2004)’e göre hafif agrega, su, çimento ve gerektiğinde katkı
maddeleri ile karıştırılarak hafif beton imalinde kullanılan, gevşek birim ağırlığının
en büyük değeri 1200 kg/m3’ü veya tane yoğunluğu 2000 kg/m3’ü aşmayan, kırılmış
veya kırılmamış gözenekli inorganik agregalardır. Yine aynı standartta hafif
agregalar tabii ve suni olarak iki sınıfa ayrılmış ve tanımları şu şekilde yapılmıştır:
Doğal agrega, mekanik işlem dışında herhangi bir işlemden geçirilmemiş olan ve
mineral kaynaklardan elde edilen agregadır. Oluşumları sırasında gözenekli bir yapı
kazanmış bulunan, volkanik tüf, pomza (bims), sünger taşı, lav cürufu, diyatomit vb.
kırılmış veya kırılmamış agregalardır. Doğal hafif agregalar volkanik kökenli veya
volkanik kökenli olmayan hafif agregalar olarak sınıflandırılmaktadırlar. Volkanik
kökenli olan agregalar, lavın volkandan aşağı inerken havayla temasından dolayı
aniden soğuması sonucu matlaşır. Bu nedenle kristalize bir yapıya sahip olmayıp,
yapıları düzensizdir. Bu tip hafif agregalar amorf veya camsı bir yapıya sahiptirler.
9
Yapay agrega, ısıl işlem veya diğer değişiklik endüstriyel işlem sonucunda elde
edilen mineral kökenli agregadır. Yapay agregalar, genleşme özeliği olan
malzemelerin ısıl işlemden geçirilmesi sonucu üretilen agregalardır. Vermikülit,
perlit, arduvaz, şeyl, kil gibi agregalar yapay agregalara örnek olarak verilebilir.
2.2.1. Hafif Betonların Sınıflandırılması
Hafif betonların çok sayıda türleri bulunduğundan, değişik sınıflamaları yapılabilir.
Üretim yöntemlerine ve kullanım alanlarına göre aşağıdaki gibi sınıflandırılmışlardır:
2.2.1.1. Üretim Yöntemlerine Göre Hafif Betonların Sınıflandırılması
Hafif betonlar üretim yöntemine göre hafif agrega ile üretilen hafif betonlar, ince
malzemesi olmayan betonlar, kimyasal katkı kullanımıyla üretilen hafif betonlar,
köpük beton ve gaz beton olarak sınıflandırılmaktadır (Chandra ve Berntsson, 2002).
2.2.1.2. Basınç Dayanımlarına Göre Hafif Betonların Sınıflandırılması
Hafif betonların basınç dayanımları açısından bir çok sınıflandırılma yapılmıştır.
Bunun nedeni de, hafif agregalı beton üretiminde dayanımları birbirinden farklı olan
hafif agregaların kullanılmasıdır. Amerikan Beton Enstitüsü (ACI, 1970)’ne göre
hafif betonlar, yalıtım için kullanılan düşük dayanımlı betonlar, dolgu amacı ile
kullanılan orta dayanımlı hafif betonlar ve betonarme betonu olarak kullanılan
yapısal hafif betonlar olarak üç gruba ayrılmıştır. Rilem (1978) hafif betonları
ağırlıkları ve dayanımlarına göre yapısal, yapısal-yalıtım ve yalıtım betonu olarak
sınıflandırmıştır. TS EN 206-1 (2000)’de de hafif betonlar basınç dayanımlarına göre
Çizelge 2.1’de de görüldüğü gibi 8 MPa’dan 80 MPa’a kadar sınıflandırılmışlardır.
Özellikle son yıllarda kimyasal katkıların önemli gelişmelerine paralel olarak yüksek
dayanımlı hafif agregalı betonlar üretilebilir hale gelinmiştir. Çizelge 2.1’de de
görüldüğü gibi 80 MPa’lık basınç dayanımına sahip hafif beton üretilebilmektedir.
10
Çizelge 2.1. Hafif betonların basınç dayanımlarına göre sınıflandırılması
Basınç
En Düşük Karakteristik Dayanımı
Dayanım Sınıfı Silindir (fck,sil), MPa Küp (fck,küp), MPa
LC 8/9
8
9
LC 12/13
12
13
LC 16/18
16
18
LC 20/22
20
22
LC 25/28
25
28
LC 30/33
30
33
LC 35/38
35
38
LC 40/44
40
44
LC 45/50
45
50
LC 50/55
50
55
LC 55/60
55
60
LC 60/66
60
66
LC 70/77
70
77
LC 80/88
80
88
2.2.1.3. Birim Hacim Ağırlığına Göre Hafif Betonların Sınıflandırılması
TS EN 206-1 (2000)’de hafif betonlar birim hacim ağırlığına göre Çizelge 2.2’de
verildiği gibi D 1.0 ile D 2.0 arasında sınıflandırılmışlardır. Buna göre bir betonun
birim hacim ağırlığı açısından hafif beton sınıfında olabilmesi için birim hacim
ağırlık değerinin 800 kg/m3’ten az ve 2000 kg/m3’ten fazla olmaması gerekmektedir.
Çizelge 2.2. Hafif betonların yoğunluklarına göre sınıflandırılması
Yoğunluk Sınıfı
D 1.0
D 1.2
D 1.4
D 1.6
D 1.8
D 2.0
Birim Hacim
≥ 800
> 1000
> 1200
> 1400 > 1600 > 1800
Ağırlığı (kg/m3)
≤ 1000
≤ 1200
≤ 1400
≤ 1600 ≤ 1800 ≤ 2000
Diğer yandan, birim hacim ağırlığı 800 ile 1400 kg/m3 arasında olan ve basınç
dayanımları 10 MPa’dan düşük olan hafif betonlar, yalıtım betonu; birim hacim
ağırlığı 1400 ile 1600 kg/m3 arasında olan ve basınç dayanımları da 16 MPa’a kadar
olan betonlar yarı taşıyıcı hafif beton; birim hacim ağırlığı 1600 ile 1900 kg/m3
arasında olan ve basınç dayanımları da 17 MPa’dan daha fazla olan hafif betonlar
taşıyıcı veya yapısal hafif beton olarak da sınıflandırılmaktadırlar (Şimşek, 2004).
11
2.2.2. Hafif Betonların Fiziksel ve Mekanik Özelikleri
Hafif betonun fiziksel ve mekanik özelikleri, hafif betonu oluşturan bileşenlerin
bütün özelikleriyle ilişkilidir. Dayanım, betonun belli başlı özelliklerinden biridir ve
genel olarak betonun yoğunluğuyla yakından ilişkilidir. Hafif agregalı betonlar
değişik tiplerde olup, özelikleri kullanılan agregalara ve karışımındaki bileşenlere
bağlıdır. Beton sertleştiğinde hacminde değişmeler olur. Bu değişmeler fiziksel ve
mekanik özelikleriyle ilişkili olup, betonun fiziksel ve mekanik özelikleri şunlardır;
•
Dayanım,
•
Elastiklik,
•
Yoğunluk,
•
Isıl özellikler,
•
Su emme,
•
Yüksek sıcaklık etkisindeki davranışlar,
•
Aşınma direnci.
2.2.2.1. Hafif Agregalı Betonun Dayanımı
Agregalar genellikle, Portland çimentolu betonun hacim olarak yaklaşık % 70-80’ni
oluşturmaktadırlar. Agregalar, beton içerisindeki bu geniş hacim fraksiyonlarından
dolayı betonun basınç ve çekme dayanımı gibi özelikleri üzerinde önemli bir etkiye
sahiptir
(Chi vd., 2003). Normal agregalı betonlarla karşılaştırıldığında, hafif
agregalı betonların basınç ve çekme dayanımları daha düşüktür. Bunun nedeni de,
beton üretiminde kullanılan agregaların dayanımıdır. Hafif agregalı betonlarda,
agrega
üzerine
yük
aktarıldığında,
agreganın
dayanımı
çimento
harcının
dayanımından daha düşük olmasından dolayı kırılma işi agrega-çimento ara yüzü
yerine agregada başlar. Normal agregalı betonlarda ise normal agreganın dayanımı
harç dayanımından daha fazla olmasından dolayı kırılma işlemi normal betonda en
zayıf bölge olan agrega-çimento hamuru ara yüzünde oluşmaya başlar (Şekil 2.7).
Hafif ve normal agregaların yük altındaki davranışlarının farklı olmasından dolayı bu
agregalarla üretilen betonların da üzerindeki gerilim dağılımları da farklı olmaktadır.
12
Çekmeden
dolayı oluşan
çatlama
Agrega
çimento
arayüzü
Agrega
çimento
arayüzü
Çekmeden
dolayı oluşan
çatlama
Hafif agregalı beton
Normal agregalı beton
Şekil 2.7. Hafif ve normal agregaların şematik gösterimi (EuroLightCon, 1998)
Hafif agregalı beton
Normal agregalı beton
Şekil 2.8. Hafif ve normal betonda gerilme dağılımlarının gösterimi (Husem, 2003)
Hafif agregaların dayanımları harç dayanımından daha düşük olduğundan beton
üzerine gelen yük çimento harcı tarafından taşınıp, hafif agregalar tarafından
aktarılmaktadır (Husem, 2003). Dolayısıyla kırılma, betona uygulanan yüke paralel
olarak düz çizgiler halinde oluşmaktadır (Şekil 2.8). Normal agregalı betonlarda ise
durum farklıdır. Normal agregaların dayanımı harç dayanımından çok daha
yüksektir. Dolayısıyla beton üzerine gelen yük çimento harcı tarafından aktarılmakta
13
ve yük agregalar tarafından taşınmaktadır. Dolayısıyla normal agregalı betonlarda
basınç yükü altındaki bir beton numunede oluşan gerilmeler, köşelerden numunenin
orta kısmına doğru olmaktadır (Şekil 2.8). Genel olarak hafif agregalı betonlardaki
dayanım artışı, betonda kullanılan agreganın birim hacim ağırlığıyla ilişkilidir. Diğer
bir ifadeyle, agreganın yoğunluğu arttıkça hafif betonun dayanımı da arttırılabilir.
2.2.2.2. Hafif Agregalı Betonların Elastisite Modülü
Mühendislikte kullanılan birçok malzeme, belirli bir gerilme değerine kadar olan
yüklemeler altında elastik özellik göstermektedir. Fakat bu gerilmeler aşıldığında
tamamen elastiklik özeliğini kaybetmektedir. Betonu oluşturan malzemelerden
agrega ve çimento elastik davranış göstermesine karşı, kompozit bir malzeme olan
beton yüksek gerilme değerlerinde elastik bir malzeme değildir. Beton, en yüksek
basınç dayanımının % 25 ile 40 seviyelerinden sonra elastik özelliğini kaybeder.
Gerilme (σ)
Agrega
Çimento
Hamuru
Beton
Deformasyon (ε)
Şekil 2.9. Agrega, çimento ve betonun gerilme-şekil değiştirmesi (Erdoğan, 2003)
Düşük gerilme değerleri göz önüne alındığında, betonu oluşturan iki malzemenin de
gerilme-şekil değiştirme davranışlarının doğrusal olduğu belirtilebilir. Betonu
oluşturan agrega ve çimento hamurunun elastisite modülleri oldukça farklıdır.
Betona uygulanan gerilmeye bileşenlerden agrega ve çimentonun farklı tepki
vermesi, betonu yüksek gerilme mertebelerinde elastik olmayan bir davranış
14
göstermesine neden olmaktadır (Şekil 2.9). Bu durum
betonun kompozit bir
malzeme olmasının yanında çimento hamuru ve agrega arasındaki bağın yapısına da
bağlıdır. Agrega sertliğinin çimento hamurunun sertliğine yakın olduğu durumda
betonun elastik davranışa yakın bir özelik gösterdiği görülmüştür (Neville, 1995).
Betonun elastisite modülü, matrisin elastisite modülüne, agrega tipine, su/bağlayıcı
oranına ve çimento hacmine bağlıdır. Betonun sahip olduğu en yüksek gerilme
değeri azaldıkça, sahip olduğu doğrusal bölge de gerilme değerine bağlı olarak
azalmaktadır. Buna bağlı olarak da elastisite modülü daha düşük değerler almaktadır.
Diğer bir ifadeyle, hafif betonun sahip olduğu en yüksek gerilme değeri artıkça
betonların aynı gerilme altındaki şekil değiştirme yetenekleri azalmaktadır. Normal
betonla karşılaştırıldıklarında ise, hafif agregaların daha kırılgan yapıda olmalarından
dolayı, aynı bileşenlere sahip olsalar bile normal agregalı betondan daha düşük
basınç gerilmesine sahip olmaktadırlar. Dolayısıyla aynı gerilmeler altında hafif
betonların şekil değiştirme yetenekleri de daha fazla olmaktadır. Sonuç olarak hafif
agregalı betonların elastisite modülü değerleri normal agregalı betonların sahip
olduğu elastisite modülüne göre daha düşük değerler almaktadır (Haque vd., 2004).
2.2.2.3. Hafif Agregalı Betonların Yoğunluğu
Hafif agregalı betonların yoğunluğu, betonların üretiminde kullanılan bileşenlere,
özellikle de agreganın yoğunluğuna bağlıdır. Aynı malzemeden üretilmiş olsalar bile,
değişik üretim teknikleri kullanılarak betonların dayanım ve yoğunlukları
değiştirilebilir. Betonun yoğunluğu, kullanılan agreganın yoğunluğu ile doğrudan
ilişkili olup, bazı agregaların kuru birim hacim ağırlıkları Çizelge 2.3’te verilmiştir.
Hafif betonun yoğunluğu, beton üretiminde kullanılan agregaların yoğunluğundan
başka agregaların tane dağılımına, agragaların nem içeriklerine, karışım oranlarına,
çimento içeriğine, su-bağlayıcı oranına, kimyasal ve mineral katkı maddelerine vb.
faktörlere de bağlıdır (Topçu, 1988). Bunun dışında betonun yerleştirme ve
sıkıştırma yöntemine ve kür koşullarına da bağlıdır. Daha önce de bahsedildiği gibi
hafif agregalı betonların yoğunluğu 800 ile 2000 kg/m3 arasında değerler almaktadır.
15
Çizelge 2.3. Çeşitli hafif agregaların yoğunlukları (Chandra ve Berntsson, 2002)
Agrega Tipi
Kuru birim hacim
ağırlığı, kg/m3
Klinker
720-1040
Sinterlenmiş kül
779-960
Genişletilmiş killer ve cüruf
320-960
Pomza
480-880
Diatomit
450-800
Ahşap parçacıkları
320-480
Genleştirilmiş Perlit
80-120
Genleştirilmiş Vermikülit
60-160
2.2.2.4. Hafif Agregalı Betonların Isıl özelikleri
Hafif betonların yoğunluklarının düşük olmasının yanında sağladıkları en büyük
yararlardan birisi de yüksek yalıtım özelliğidir. Hafif agregalı betonların termal
davranışı, onların boşluk yapısından ileri gelen yoğunluklarıyla, boşluk dağılım
sistemiyle, agrega tipi ve matriksle ilişkilidir (Topçu ve Uygunoğlu, 2007). Hafif
beton üretiminde kullanılan agregalar genellikle gözenekli yapılıdırlar ve bu
gözenekli yapıları da agregaya göre değişmektedir. Gözenek oranı arttıkça agreganın
yoğunluğu da azalmaktadır. Bazı agregalar yarı açık gözenek yapısına sahipken,
bazılarının gözenekleri de tamamen birbiriyle bağlantılıdır. Dolayısıyla farklı
yoğunluklarla üretilen hafif agregalı betonların ısı iletkenlikleri de yoğunluklarıyla
ilişkili olarak değişmektedir. Topçu ve Uygunoğlu (2007) yoğunlukları farklı olan
pomza ve diyatomitle ürettikleri hafif betonların yoğunluklarıyla ilişkili olarak ısı
iletkenlik katsayılarının da arttığını belirlemişlerdir (Şekil 2.10). Bununla birlikte,
ACI 213 (1970) tarafından önerilen bağıntıya göre aynı yoğunluk değerleri için daha
fazla ısı iletkenlik değeri elde edilmekte olup bunun nedeni de önerilen bağıntının
yapısal hafif betonlar için olmasıdır. Yapısal hafif betonların üretilmesinde genel
olarak doğal kum da yer almakta ve bu da betonun ısı iletkenlik değerini
arttırmaktadır. Farklı normal agregalarla üretilmiş betonların ısı iletkenlikleri agrega
hacmine bağlı olarak 1.45 W/mK ile 0.74 W/mK arasında değişmektedir (Kim vd.
16
2003). En iyi yalıtım malzemesi olan havayı yüksek porozite sayesinde içermekte ve
daha düşük yoğunluğa sahip olan hafif beton, normal betona göre daha düşük ısı
iletkenliğine sahiptir. Hafif agregalı beton içerisindeki boşluk sistemi, kullanılan
bağlayıcıya ve katkıya bağlıdır. Boşlukların geometrisi ve karışımdaki dağılımları ısı
iletkenliği üzerinde önemli rol oynamaktadır (Demirboğa, 2001). Dolayısıyla hafif
betondaki agreganın yoğunluğu ve karakteristik özelikleri kadar hafif betonun harcın
Isı iletkenlik katsayısı (W/mK) .
özelikleri de hafif betonun ısı iletkenlik katsayısı üzerinde önemli etkiye sahiptir.
0,7
0.0012x
0,6
Deneysel
0,5
y = 0.0864e
R = 0.99
(ACI 213)
ACI 213
0,4
0,3
e0.002x
0,2
y = 0.023
R = 0.99
(Deneysel)
0,1
0
870
970
1070
1170
1270
1370
1470
1570
3
Birim ağırlık (kg/m )
Şekil 2.10. Isı iletimi ve yoğunluk arasındaki ilişki (Topçu ve Uygunoğlu; 2007)
Hafif agregalı betonların en önemli ısıl özeliklerinden birisi de ısıl genleşme
katsayılarıdır. Hafif agregalı beton üretiminde kullanılan agregaların bir çoğu
oluşumları veya üretimleri sırasında ön ısıtma işlemi gördüklerinden yüksek sıcaklık
etkisinde kırmataş veya çakıl gibi çok fazla oranda genleşmemektedirler (Chandra ve
Berntsson, 2002). Bu agregalarla üretilen betonlar da sıcaklık etkisinde normal
betona göre daha az genleşmektedirler. Dolayısıyla hafif agregalı betonların ısıl
genleşme katsayıları normal betonunkine göre oldukça düşük değerlere sahiptirler.
Hafif agregalı betonların ısıl genleşme katsayıları üzerine detaylı çalışmalar
olmamakla birlikte genel olarak hafif betonların ısıl genleşme katsayılarının 7 x 10-6
ile 13 x 10-6 1/oC arasında kabul edilmektedir (Shah ve Ahmad, 1994). Bu değerler
normal agregayla üretilen betonlar için de aynı aralıkta verilmektedir. Farklı bir
17
kaynakta ise hafif agregalı betonların -22 oC ile 52 oC sıcaklıkları arasındaki ısıl
genleşme katsayıları (α) aşağıda verilen Çizelge 2.4’teki gibidir (Neville, 1995).
Çizelge 2.4. Farklı agregalarla üretilmiş hafif betonların ısıl genleşme katsayıları
Hafif betonun üretildiği agrega türü
Isıl genleşme katsayısı x 10-6, 1/oC
Pomza
9.4-10.8
Perlit
7.6-11.0
Vermikülit
8.3-14.2
Genleştirilmiş şeyl
6.5-8.1
Genleştirilmiş cüruf
7.0-11.2
Ancak bu değerler tamamen beton üretiminde kullanılan agregaların karakteristik
özelikleri ve sıcaklık etkisindeki davranışlarına bağlıdır. Bununla birlikte betonun ısıl
genleşme katsayısı, betonun nem durumu, betonun yaşı, kür koşulları ve
bileşimindeki mineral katkılara göre de değişmektedir (Neville, 1995; Kada, 2002).
2.2.2.5. Hafif Agregalı Betonların Su Emme Özellikleri
Betonun gözeneklerini işgal eden su, betonun mekanik ve termik özeliklerini
olumsuz yönde etkilediğinden betonların az su emmesi istenir. Betonun su emmesi,
hafif beton üretiminde kullanılan hafif agregaların su emme kapasitesine ve agregaçimento oranına bağlı olarak değişmektedir (Çizelge 2.5). Hafif agregalı betonların
üretimlerinde kullanılan agregaların gözenekli yapılarından dolayı hafif betonların da
su emmeleri oldukça yüksektir. Agregaların gözenek yapısı da hafif betonun su
emme oranı üzerinde büyük rol oynamaktadır. Aynı agrega oranında fakat farklı
agregalarla üretilen betonların su emme oranları da agregaların gözenek yapılarından
dolayı farklı olmaktadır. Örneğin diyatomit gibi çok yüksek gözenek oranına sahip
agregayla üretilen betonların su emmeleri, pomza gibi yarı açık gözenekleri bulunan
agregalarla üretilen hafif betonlarınkinden fazladır (Topçu ve Uygunoğlu, 2007).
Hafif ve normal betonlarda dayanıklılık açısından kılcal su emme oranı da oldukça
önemlidir. Çünkü kılcal su emme miktarı direkt olarak harç, agrega-çimento ara
18
yüzündeki veya agregadaki kılcal boşluklar tarafından emilen su olup genel olarak
betonun porozitesinden bağımsızdır. Direkt olarak kılcal boşluklarla ilgilidir (Uyan,
1975). Dolayısıyla hafif betonlarda kılcallık katsayısı, hem harç içerisinde bulunan
hem de agregadaki kılcal boşluklardan etkileneceğinden daha fazla olması
beklenmektedir. Burada da agreganın gözeneklik yapısı büyük önem taşımaktadır.
Çizelge 2.5. Bazı hafif betonların su emme oranları (Chandra ve Berntsson, 2002)
Farklı agregalarla
üretilmiş hafif beton
Diatomit
Bimsblok
Genleştirilmiş Perlit
Genleştirilmiş Yüksek
Fırın Cürufu
Kalsine Uçucu Kül
Gazbeton
Alçı
Vermikülit
Normal Beton
Ağırlıkça Su
Emme, %
40-55
20-35
20-35
15-25
10-20
25-35
30-35
28-50
<10
2.2.2.6. Hafif Agregalı Betonların Yüksek Sıcaklık Dayanımı
Yapıların maruz kaldığı en önemli sorunlardan birisi de yüksek sıcaklık etkisidir.
Yangın sırasında sıcak 600 oC yi aşmakta hatta 1200 oC ye ulaşmaktadır. Betonun
yüksek sıcaklıktan etkilenmesi betonun bileşenlerine, betondaki nem miktarına,
beton yaşına, çimento, mineral ve agrega tipine bağlı olarak değişir (Akman, 2000).
Çimento hamuru jel yapıdadır. Jel yapıyı oluşturan CSH (kalsiyum silika hidrat) katı
öğeleri adsorpsiyon suyu ile birbirlerine bağlanırlar. Jel adsorbe suyu ve CSH jelinin
hidrat suları kolaylıkla buharlaşmazlar. Bununla birlikte daha geniş boşluklarda
bulunan serbest su 100 oC civarında buharlaşıp uçabilir. Yangının ilk aşamasında
buharlaşan bu su, betonun büzülmesine neden olur. Çimento türüne ve su-çimento
oranına bağlı olarak serbest su, sıcaklığın artışıyla betonun % 4’üne kadar ulaşır. Bu
suyun kaybı ile oluşacak büzülme ve beton içinde beliren buhar basıncı, beton
örtüsünün çatlamasına ve parçalanarak kopmasına yol açar. Çimento hamurunda
19
CSH yanında bulunan diğer bileşen de Ca(OH)2 (kalsiyum hidroksit)’dir. CSH’ın
kimyasal suyu ve jel suyu 300 oC’den itibaren kaybolmaya başlar ve 530 oC
civarında Ca(OH)2 suyunu kaybederek CaO’de dönüşür. Yangın sırasında sıkılan su,
oluşan CaO’in tekrar Ca(OH)2 dönüşmesini sağlar. Boşluklu bir yapıya dönmüş olan
betonda yangın sonrası yapılan incelemelerde kireç lekeleri gözlenmektedir (Türker
vd., 2003; Aydın ve Baradan, 2003). Yüksek sıcaklıklar nedeni ile elastisite
modülünde azalma meydana gelir. Aynı zamanda mikro çatlaklar ve boşluk oranı
artarak malzeme yumuşamaya başlar. Basınç dayanımındaki azalma oranı sıcaklık
yüksek iken ve eleman yüklü iken daha fazladır (Yüzer vd., 2003; Akman, 2000).
Betonda kullanılan agrega tipi, betonun yüksek sıcaklık etkisine karşı direncini
önemli derecede etkileyen faktörlerden biridir. Hafif agregalı beton gibi ısı iletkenliği
düşük olan betonlar yüksek sıcaklık etkisine karşı normal betonlara göre daha iyi
direnç gösterirler ve daha az dayanım kaybına sahiptirler (Aydın ve Baradan, 2003).
2.2.2.7. Hafif Agregalı Betonların Aşınma Dayanımı
Hafif agregalı betonlar normal betonlar kadar aşınmaya karşı dayanıklı değildir.
Bunun nedeni de hafif beton üretiminde kullanılan hafif agregaların normal agregalar
kadar yüksek dayanıma sahip olmadıklarındandır. Bununla birlikte betonun aşınma
dayanımı üzerinde agrega-çimento ara yüzündeki kenetlenme durumu da etkilidir.
Agrega-çimento ara yüzü normal betona göre daha iyi olan hafif betonların aşınma
kayıpları normal betonunkine yakın elde edilebilir (Chandra ve Berntsson, 2002).
2.2.3. Hafif Betonların Avantajları
•
Hafif betonların kullanılmasıyla yapıların ağırlığında önemli bir azalma
sağlanır. Böylece betonarme elemanların kesitleri de azaltılabilir.
•
Hafif betonların ısı iletkenlik katsayısı çok küçüktür. Bu özelliğinden dolayı
hafif betonun kullanılması halinde iç mekanlarda oda sıcaklığı çok daha az
yakıt kullanılarak elde edilir. Çevreye verilen hasar da azaltılmaktadır.
•
Hafif betonların bazıları ahşap gibi kolayca kesilebilir ve çivi çakılabilir.
•
Agregalar saftır.
20
2.2.4. Hafif Betonların Dezavantajları
•
Boşluklu bir yapıya sahip olduklarından istenilen dayanımı sağlayamazlar.
•
Aşınma dayanımları yetersizdir.
•
Neme karşı yalıtılmaları gerekir.
•
Elastisite modülleri düşüktür fakat deprem sırasında deplasmanları büyüktür.
•
Hidratasyon ısıları yüksek olduğundan, sıcaklık artar.
•
Daha fazla çimento gerekmektedir.
•
Hafif agregalı betonlar daha kırılgandırlar.
2.3. Kendiliğinden Yerleşen Betonlar ve Özelikleri
2.3.1. Tanım
Taze betonun homojen sıkıştırma enerjisi ile özellikle işlenebilirliğin düşük olması
halinde sık donatılı kalıplara yerleştirilmesi oldukça güçtür. Betonun sıkıştırma
enerjisine gerek olmadan kendi ağırlığı ile sıkışarak yerleşebilecek özel bir tip beton
üretilmesi gereksinimi ve yeni nesil akışkanlaştırıcıların sağladığı yararlar bilim
adamlarını araştırma yapmaya yöneltmiştir. Taze betonun yerleştirilmesi sırasında
gereken sıkıştırma işlemini ortadan kaldırmak için kendiliğinden yerleşen beton
kavramı ortaya çıkmıştır. (Felekoğlu vd., 2004). Kendiliğinden yerleşen beton
(KYB), konulduğu kalıba sık donatılar arasından da geçerek kendiliğinden
yerleşebilen, sıkıştırmak için iç veya dış vibrasyon uygulanmayan betonlar olarak
tanımlanmaktadır. Kendiliğinden yerleşen veya yayılan beton bir kalıp içerisine
herhangi bir vibrasyon yapılmaksızın tamamıyla sıkışarak yerleşir, donatının etrafını
tamamen sarar ve beton içerisinde çok düşük oranda boşluk kalarak (porozitesi
düşük), çok fazla yüzey bitirme işlemi gerektirmeksizin düzgün bir yüzey elde edilir.
KYB literatürde farklı isimlerde kullanılmaktadır. Bunlar, Kendiliğinden Sıkışan
Beton
(Self-Compacting
Concrete),
Kendiliğinden
Yerleşen
Beton
(Self-
Consolidating Concrete) ve Kendiliğinden Seviyelenen Beton (Self-Leveling
Concrete)’dur. Bunlardan en sık kullanılanı ise kendiliğinden yerleşen beton adıdır.
21
2.3.2. KYB’nin Bileşimi
KYB’nin bileşimi, etkin bir süperakışkanlaştırıcı yanında toplam ince malzeme
miktarı, viskozite artırıcı katkı, su-bağlayıcı oranı, en büyük agrega boyutu, kumtoplam agrega oranı ve toplam iri agrega miktarı gibi parametreler açısından
geleneksel betondan farklılıklar gösterir. KYB’nin bileşenler açısından normal
betondan en büyük farkı, 100 µ altındaki ince malzemedir. Bu ince malzemeler genel
olarak betonda kullanımı kanıtlanmış olan silis dumanı, uçucu kül, taş tozu, tuğla
tozu ve mermer tozu gibi atık malzemelerdir (Şahmaran vd., 2006; Topçu vd.,
2007b). Bunun yanında, KYB’deki iri agrega miktarı da normal betondakine göre
daha az olup, iri agreganın yerini genellikle ince agregalar almaktadır (Şekil 2.11).
kimyasal katkı
Karışım oranı (hacimce), %
100
hava
80
su
60
Đri agrega
(4-20 mm)
40
Đnce agrega
(0-4 mm)
20
filler
çimento
0
Kendiliğinden
yerleşen beton
Normal
beton
Şekil 2.11. Normal betonla KYB’nin karşılaştırılması (Felekoğlu, 2003)
2.3.2.1. KYB’de Agrega
Agrega boyutu olarak EFNARC (2002) tarafından 20 mm tane çapı üzerindeki
agregaların kullanılmaması öngörülmekteyse de bu konuda kesin bir rakam
22
verilmemiştir. Ancak kendiliğinden yerleşen betonun özeliği gereği akışkanlığını ve
sık donatılar arasından geçebilme yeteneğini gösterebilmesi gereklidir. Bunun için en
uygun agrega tane boyutunun 16 mm olduğu yapılan çalışmalardan görülmektedir.
Ayrıca geleneksel betondan farklı olarak kum oranı da arttırılmakta, buna karşılık iri
agrega miktarı azaltılmaktadır. Diğer yandan 0.125 mm elek altında kalan agregalar
ince malzeme miktarına ilave edilmektedir (Demirtaş, 2001; Sağlam vd., 2004).
KYB’nin işlenebilirliği üzerinde agrega boyutu ve türü önemli rol oynamaktadır.
KYB üretiminde kullanılacak agrega, mineralojik köken açısından normal betonda
kullanılabilecek özellikte olmalıdır. Kırma kireçtaşı iri agrega olarak kullanılabilir.
Doğal kum, kırma kuma göre işlenebilirlik açısından daha avantajlıdır. Aynı şekilde
iri agrega olarak dere çakılı kullanılması iç sürtünmeyi azalttığı için akışkanlığı
arttırır (EFNARC, 2002; Topçu vd., 2008). Fakat çakılla karşılaştırılarak kırmataşın
kenetlenme etkisiyle dayanıma katkısı da göz önünde bulundurulmalıdır. Diğer
yandan
agrega
minerolojik
kökeninin
de
basınç
dayanımını
etkileyeceği
unutulmamalıdır. Bu iki etkinin (işlenebilirlik, mekanik dayanım) optimizasyonu için
hem kırma agrega hem de doğal agregayı bir arada kullanmak en uygun çözümdür.
2.3.2.2. KYB’de Çimento
Geleneksel betonda kullanılan çimentolar KYB’de de kullanılmaktadır. KYB ile
ilgili literatürde CEM I 42.5 tipi çimento kullanımı öngörülmektedir (Sağlam vd.,
2004; Özkul, 2002). Genel olarak çimento dozajının 350 ile 450 arasında olması
önerilmektedir. Çimento dozajının 500 ve daha fazla olması betonun kuruma
büzülmesini arttırma riski oluşturacaktır ve dolayısıyla betonda kuruma büzülmeden
dolayı oluşacak çatlakların artacağı belirtilmektedir (EFNARC, 2002). Çimento
dozajının 350’den az olması durumunda ise betonun kendiliğinden yerleşebilirlik için
gerekli olan ince madde miktarı azalacak ve aynı zamanda betondaki bağlayıcı
miktarının azalmasıyla da betonun dayanımı ve dayanıklılığı da azalacaktır. Bu
nedenle puzolanik aktivitesi yüksek bir uçucu kül veya bir miktar puzolanik
bağlayıcılık özelliği olduğu bilinen yüksek fırın cürufunun çok ince öğütülmüş hali
ve bunlara ilaveten sağlanabiliyorsa yeterli miktarda silis dumanı ilave edilmelidir.
23
2.3.2.3. KYB’de Đnce Malzemeler
KYB’nin özel reolojik gereksinimlerinden dolayı hem hidratasyon ısısından dolayı
çimento miktarını düzenlemek hem de viskoziteyi düzenleyerek ve akışkanlığı
sağlayarak işlenebilirliği düzenlemek için filler (dolgu) malzeme kullanılmaktadır.
Bu malzemeler genellikle kırmataş tozu, uçucu kül, silis dumanı, öğütülmüş yüksek
fırın cürufu ve öğütülmüş cam tozu gibi filler malzemelerdir (EFNARC, 2002).
Ancak gün geçtikçe KYB üzerine yapılan çalışmalarla bu filler malzemelerden
başka, özellikle atık durumdaki malzemelerin filler malzeme olarak KYB içerisinde
kullanımları araştırılmaktadır. Bu malzemelerden bazıları da öğütülmüş tuğla tozu ve
mermer tozudur. KYB’de kullanılacak olan filler malzemelerde aranan en önemli
özeliklerden biri en büyük tane çapı olup genellikle 0.125 mm’nin altında olması
istenir. Bu durumda KYB üretiminde kullanılan kum ve agrega içerisinde
bulunabilecek 0.125 mm altındaki ince maddeler de filler malzeme içerisine dahil
edilmelidir. Filler malzemelerin optimum kullanım miktarları bu maddelerin
mineralojik kökenine ve mekanik performansına bağlıdır. Örneğin, silis dumanı
toplam toz miktarının (çimento+silis dumanı) 400 ile 450 kg/m3 arasında olduğu bir
KYB’de 50 kg/m3 içeriğinde kullanılırken, uçucu kül toplam toz miktarının 500 ile
600 kg/m3 arasında olan bir KYB’de 100 ile 150 kg/m3 içeriğinde kullanılmaktadır.
2.3.2.4. KYB’de Kimyasal Katkı
Betonun kolayca şekil değiştirebilmesi için kayma eşiğinin küçük olması gerekir. Bu
özelliğin su miktarını artırarak sağlanması durumunda betonun kararlılığı
bozulmakta, yani ayrışma eğilimi ortaya çıkmaktadır. KYB’lerde yüksek akıcılık,
üstün
akışkanlaştırıcı
özelliğine
sahip
olan
kimyasal
katkılar
(süperakışkanlaştırıcılar) yardımı ile sağlanır. Kendiliğinden yerleşen beton
üretiminde kullanılan süperakışkanlaştırıcı katkılar polikarboksilat bazlı katkılardır.
KYB üretiminde kimyasal katkı olarak naftalin sülfonat formaldehit, melamin
sülfonat formaldehit polikondanseleri, vinil kopolimerler ve polikarboksilik asit bazlı
katkılar da kullanılabilir (Sağlam vd., 2004). Ancak polikarboksilik bazlı katkılara
göre diğer katkıların kullanıldığı taze betonun su gereksiniminin göreceli olarak fazla
24
olması, bu tip betonlar için istenilen akıcılıkta beton üretilememesine yol açmaktadır.
Bu nedenle polikarboksilik bazlı kimyasal katkılar tercih edilmektedir (Sağlık vd.,
2007). KYB’de hafif agrega kullanılması durumunda, katkıların sağladığı yüksek
akışkanlık nedeniyle betonun ayrışma riski yüksektir. Diğer yandan normal beton
uygulamalarında, betonda hafif agrega kullanılması durumunda vibrasyon nedeniyle
hafif agregaların harçtan ayrılmaması için hava sürükleyici katkıların kullanılması
önerilmektedir (Neville, 1995). Dolayısıyla aynı öneri KYB için de düşünülebilir.
KYB’de kullanılan hafif agregaların süperakışkanlaştırıcının sağladığı yüksek
akışkanlık nedeniyle harçtan ayrılmaması için hava sürükleyici katkı kullanılabilir.
2.3.3. KYB’de Karışım Tasarımı
Kendiliğinden yerleşen beton tasarım yöntemleri genellikle hamur ve harç üzerinde
ön çalışma gerektirmektedir. Bunun en önemli nedeni KYB’nin hamur fazının
geleneksel betona göre fazla olması ve betonun karakteristik özelliklerinin
oluşmasında önemli rol oynamasıdır. Kendiliğinden yerleşen betonda en çok
kullanılan karışım yöntemi Okamura (2003) tarafından geliştirilmiştir. Buna göre
KYB için karışım tasarımı aşağıdaki adımlarla daha homojen bir şekilde yapılabilir:
a) KYB’de istenen hava miktarının seçilmesi
b) Đri agrega hacminin belirlenmesi
c) Kum içeriğinin belirlenmesi
d) Pasta bileşenlerinin belirlenmesi
e) Harçtaki optimum su-toz oranı ve kimyasal katkı miktarının belirlenmesi
f) Standart test yöntemleriyle beton özeliklerinin belirlenmesi
KYB’de hava miktarı olarak % 2 oranında olması uygun görülmekteyse de donmaçözülme etkisi altında olan betonlar için hava miktarı daha yüksek oranlar seçilebilir.
Agrega hacmi birim hacim ağırlık yöntemiyle belirlenir. Genellikle iri agrega hacmi
toplam agregga hacminin (> 4 mm) % 50 ile % 60 oranları arasında seçilmelidir. Đri
agrega hacmi sınır değer olan % 60’ın üzerine çıkarsa agregalar arası iç sürtünme
hızla artar ve KYB’de, donatılar arasından geçerken bloklaşma riski oluşmaktadır. Đri
25
agrega hacminin % 50’den daha az olması durumunda ise KYB’nin su gereksinimi
daha fazla olacaktır. Ayrıca betonun bağlayıcı miktarı artacağından rötresi de
artacaktır. Genellikle 0.125 mm ile 4 mm arası parçacık boyutu aralığındaki agregaya
kum veya ince agrega denilmektedir. KYB harcı içerisindeki kum içeriği % 40 ile %
50 arasında olmalıdır. Kum miktarı toplam agrega hacminin % 50’sinden fazla
olmalıdır. Aksi taktirde taze KYB’nin su gereksinimi ve bağlayıcı içeriği artacaktır.
2.3.4. Kendiliğinden Yerleşen Taze Beton Özelikleri
Bileşenleri açısından normal betona göre farklılık gösteren KYB’ler, taze beton
özelikleri açısından da normal betona göre farklılık gösterir. Taze KYB’nin en
önemli özeliklerinden birisi işlenebilirlik olup, hazırlanışı ve yerleştirilmesi
aşamalarında karıştırma, pompalama, kendi ağırlığı veya vibrasyon etkisiyle akma
gibi etkilerle deformasyona uğrar. Bu etkilere karşı betonun istenilen özeliklerini
koruması
reolojik
açıdan
KYB’nin
kararlılığına
ve
seçilen
bileşenlerin
oranlanmasına bağlıdır (Wüstholz, 2003). Bir taze beton karışımının kendiliğinden
yerleşen özelikte olabilmesi için düşük eşik kayma değerine ve optimum viskoziteye
sahip olmalıdır (Roussel vd., 2005). KYB’nin geleneksel yöntemlerle üretilen
betondan farkları aşağıda belirtilmiştir (Djelala vd., 2004; De Schutter, 2005).
i) Doldurma Kabiliyeti: KYB kendi ağırlığı ile hareket edebilen ve bir kalıp
içerisine hiç boşluk bırakmadan veya çok az boşluk içerğiyle tamamıyla
sıkışarak yerleşebilen ve dolabilen betondur. Bu özelik betonun işlenebilirliği
ve reolojik özelikleriyle yakından ilgilidir. Taze betonun kararlılığına bağlıdır.
ii) Geçebilme Kabiliyeti: KYB, uygun kıvamda akma yeteneğine sahip bir karışım
olmalıdır, herhangi bir ayrışmaya uğramadan çok dar donatı açıklıklardan
geçebilmeli ve aynı zamanda dışardan herhangi bir etki olmadan donatıyı
sıkıca
sarabilmelidir.
Yerleştirme
sırasında
hiçbir
şekilde
bloklaşma
olmamalıdır ve kendi ağırlığı ile akmalıdır. Bütün bunların sağlanabilmesi için
KYB’nin sahip olması gereken viskozitesi optimum seviyede tutulmalıdır.
iii) Ayrışmaya direnç: KYB yukarıdaki özelikleri taşımanın yanında üniformluğunu
da korumalı ve ayrışmamalıdır. Bunu sağlamak amacıyla KYB karışımı
26
içerisinde yeterli miktarda harç olmalıdır. Bu harç iri tanelerin arasında
kaydırıcı ortam oluşturarak agregalar arasındaki iç sürtünmeyi azaltmalıdır.
Bir betonun KYB olarak kabul edilebilmesi için yukarıda verilen doldurma
yeteneği, geçebilme yeteneği ve ayrışmaya karşı direnç gibi üç temel özelliğe sahip
olmalıdır. Yukarıda bahsedilen ve kendiliğinden yerleşen betonun sahip olması
gereken bu özelliklerin belirlenmesi amacıyla bir çok deney yöntemi geliştirilmiştir.
Gerçekleştirilen deneyler ve ölçtükleri parametreler Çizelge 2.6’da verilmektedir.
Çizelge 2.6. KYB’de taze beton özeliklerini belirleme yöntemleri (EFNARC, 2002)
Belirlenen Özelik
Doldurma yeteneği
Geçebilme yeteneği
Ayrışmaya karşı direnç
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Deney
Çökmede yayılma,
Đlk 50 cm’lik çapa ulaşma süresi
V-kutusu akış süresi
L-kutusu
U-kutusu
Doldurma kutusu
J-halkası
T5 dak da V-kutusu akış süresi
Elek ayrışma deneyi (GTM)
2.3.4.1. Kendiliğinden Yerleşen Taze Betonun Sınıflandırılması
KYB’lerin, özellikle taze durumdayken, kullanılacakları yapının özelliği ve
uygulama tipine göre bazı karakteristik özeliklere sahip olması gereklidir. KYB’nin
sahip olması gereken özelikler aşağıda verilen etkenlere bağlı olarak sağlanmalıdır.
•
Beton elemanın geometrisi ve miktarı, donatının tipi ve yeri, astar, paspayı
ve oyuk gibi sargı koşulları
•
Ekipman yerleştirme (örneğin pompa, kova, direk mikser kamyonundan)
•
Yerleştirme yöntemları (döküm noktalarının konumu ve sayısı)
•
Bitirme yöntemi
Yukarıdaki maddeler göz önüne alınarak taze haldeki KYB taze beton özeliklerine
göre sınıflandırma işlemine tabi tutulmuştur. EFNARC (2002) komitesi tarafından
27
sınıflandırma işlemi, her taze beton deneyi için belirli değer aralıklarında kalmasının
uygun olacağı belirtilerek yapılmıştır. Bu değer aralıkları taze beton deneyine göre
Çizelge 2.7’de verilmektedir. Bu aralıklar uygun doldurma yeteneği, geçebilme
yeteneği ve ayrışma direncine sahip KYB üretimi için önerilmiş olup değerler
aşıldığında taze haldeki KYB’nin reolojik açıdan kararlılığının bozulma riski vardır.
Çizelge 2.7. Taze KYB için önerilen deney aralıkları (EFNARC, 2002)
No
Yöntem
Birim
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Çökmede yayılma
T50cm. çökmede yayılma
V-kutusu
Zaman artışı, T5dak. V-kutusu
L-kutusu
U-kutusu
Doldurma kutusu
J-halkası
Elek ayrışma direnci (GTM)
mm
sn
sn
sn
(h2/h1)
(H1-H2), mm
%
mm
%
Değer aralığı
En küçük
En büyük
650
800
2
5
6
12
0
+3*
0.8
1.0
0
30
90
100
0
10
0
15
*V-kutusu akış süresinden 3 dak daha fazla olabilir.
KYB’nin taze durumdayken istenilen karakteristik özeliklere ve kararlılığa sahip
olmaları için bir sınıflandırma yöntemi de Avrupa Hazır Beton Birliği (ERMCO)
(2005) tarafından geliştirilmiştir. Sınıflandırma işlemi her bir deney için harflerle
yapılmıştır. KYB’lerin sınıflandırma özelikleri ve bunlara ait simgeler aşağıdadır:
•
Akıcılık, SF
•
Viskozite, VS ya da VF
•
Geçebilme yeteneği, PA
•
Ayrışma direnci, SR
KYB’nin sınıflandırma kapsamındaki akıcılığın belirlenmesi için çökmede yayılma
deneyi; viskozite için çökmede yayılma deneyinde T500 süresi ve V-kutusu akış
süresi; geçebilme yeteneği için L-kutusu deneyi; ve ayrışma direnci için de elek
ayrışma deneyi önerilmiştir. Her bir deney için yapılan sınıflandırmaların alt ve üst
sınır değerleri Çizelge 2.8’de verilmiştir. KYB’nin akıcılığını ve doldurma
28
yeteneğini belirlemede en çok çökmede yayılma değeri kullanılmaktadır. Avrupa
Hazır Beton Birliği (ERMCO) (2005) KYB’leri yayılma çapına göre SF 1, SF 2 ve
SF 3 olarak üç grupta sınıflandırmıştır. Buna göre bu beton sınıflarına ait betonların
yapıda kullanılabilecekleri yerleri de her bir sınıf için tanımlamıştır (THBB, 2007):
Çizelge 2.8. KYB’nin ERMCO (2005) tarafından sınıflandırılması
Deney Adı
Çökmede yayılma
Çökmede yayılma, T500
süresi
V-kutusu akış süresi
L-kutusu deneyi
Elek ayrışma deneyi
Sınıflandırma
SF1
SF2
SF3
VS1
VS2
VF1
VF2
PA1
PA2
SR1
SR2
Değer aralığı
550 mm - 650 mm
660 mm - 750 mm
760 mm - 850 mm
≤ 2 sn
> 2 sn
≤ 8 sn
9 - 25 sn
≥ 0.8 (2 donatılı)
≥ 0.8 (3 donatılı)
≤ % 20
≤ % 15
SF1 sınıfındaki KYB’lerin kullanım yerleri:
•
Salınma noktasından serbest yer değiştirmeyle üstten dökülen donatısız ya da
çok az donatılı beton yapılar (ör: konut döşemeleri)
•
Pompa enjeksiyon sistemi ile dökme (ör: tünel kaplaması)
•
Uzun yatay akışları engelleyecek kadar küçük kesitler (ör: kazıklar ve bazı
derin temeller)
SF2 sınıfındaki KYB’lerin kullanım yerleri:
•
Yapıların bir çok yerlerindeki elemanların dökümünde kullanıma uygun olan
kendiliğinden yerleşen veya sıkışan beton sınıfıdır (ör: duvarlar, kolonlar)
SF3 sınıfındaki KYB’lerin kullanım yerleri:
•
Çok yoğun donatılı yapılarda, karmaşık şekillere sahip yapılarda düşey
uygulamalar için ya da kalıp altından doldurmalarda kullanılır. SF3
sınıfında olan KYB’ler için en büyük agrega tane boyutunun 16 mm ile
sınırlandırılması önerilmektedir. Üst sınırlarda ise bloklaşma riski vardır.
29
850 mm’den daha fazla çökmede yayılma değerine sahip KYB’lerin özel durumlarda
kullanılabileceği belirtilmiştir. Fakat kullanılacak olan agregada en büyük iri
agrega tane boyutunun 12 mm ile sınırlı olduğu da aynı şartnamede belirtilmektedir.
Viskozite açısından sınıflandırılan KYB’de VS1 ya da VF1 kıvam sınıfındaki beton,
çok yoğun donatılı yapılarda bile kullanıma elverişli özeliğe sahiptir. Bunun yanında
yüzey bitirme işlemi için en uygun kıvam sınıfıdır. Ancak ayrışma ve terleme olması
riski bulunmaktadır. Diğer viskozite sınıfı olan VS2 veya VF2 kıvamındaki KYB’de
betonun çökmede yayılma veya V-kutusundaki akma süresinin artması ile kalıp
basıncını azaltmada yararlı olan tiksotropik davranış gözlenmesi olası bir durumdur.
Çizelge 2.9. Çeşitli uygulama alanları için KYB kıvam özelikleri (Walraven, 2003)
Ayrışma direnci
veya
geçme
Viskozite
yeteneği
VS2
SF1 ve SF2 için
VF2
Rampalar
geçme yeteneğini
belirtmek
VS1 yada VS2
Duvar ve
kazıklar
VF1 yada VF2
Uzun ve
narin yapı
elemanları
SF3
için
SR
belirtmek
yada hedef değer
VS1
SF2 ve SF3 için
Katlar ve döşemeler
VF1
SF1
SF2
SR belirtmek
SF3
Çökmede yayılma
Geçme yeteneği açısından sınıflandırılan taze KYB’de PA1 sınıfındaki bir beton
sargı aralığı 80 ile 100 mm arasında açıklığa sahip yapılarda (konut veya düşey
yapılar) uyun iken, PA2 sınıfındaki KYB’ler de sargı aralığı 60 ile 80 mm arasında
açıklığa sahip yapılarda (inşaat mühendisliği yapıları) kullanılması daha uygundur.
Ayrışma direnci açısından, SR1 kıvam sınıfındaki KYB, genellikle ince döşemeler
için ve akma uzunluğu 5 m’den daha az olan ve sargı aralığı 80 mm’den daha büyük
30
olan düşey uygulamalar için elverişlidir. Ancak akma uzunluğu 5 m’den fazla ve
sargı aralığı da 80 mm’den daha büyükse, betonun yayılması sırasında ayrışma
riskini azaltmak için yine düşey uygulamalarda SR2 kıvam sınıfındaki KYB tercih
edilmelidir. Akma uzunluğu 5 m’den daha az olup, sargı aralığı 80 mm’den daha az
olursa da yine SR2 kıvam sınıfı seçilmelidir. Walraven (2003) SF, VF ve VS kıvam
sınıflarına bağlı olarak KYB’nin yapılardaki kullanım yerlerini gruplandırmış olup,
gruplandırma işlemi kıvam sınıfına göre Çizelge 2.9’da verilmiştir (THBB, 2007).
2.3.4.2. Kendiliğinden Yerleşen Taze Betonun Birim Ağırlığı
Geleneksel betona göre üretiminde daha fazla ince malzeme kullanılması ve yüksek
akışkanlığından dolayı konulduğu kalıba daha boşluksuz yerleşebilmeleri sayesinde
KYB’ler daha normal betona göre daha fazla birim ağırlığa sahiptirler. Bu nedenle
teorik olarak normal betondan daha fazla kalıp basıncına sahip olacağı
düşünülmektedir. Geleneksel betonların kalıba konulmaları ve yerleştirilmeleri
sırasında kalıba tam olarak hidrostatik basınç yaptıkları kabul edilmektedir
(ERMCO, 2005). KYB’lerde ise betonun kalıba yavaşça konulması durumunda
kalıba yaptıkları basıncın hidrostatik basınçtan daha az olduğu, ve KYB’nin kalıba
yaptığı basıncın yerleştirildikten çok kısa bir süre içinde azaldığı belirtilmiştir
(Tejeda-Dominguez vd., 2005). KYB’nin bu davranışında tiksotropik jelleşmeye
sahip olmasının olumlu yönde oldukça büyük etkisi vardır (Khayat ve Assaad, 2005).
2.3.5. KYB’de Sertleşmiş Beton Özelikleri
Beton bileşenleri ve taze beton özelikleri açısından normal betondan farklılık
gösteren KYB’nin sertleşmiş beton özeliklerinden bazıları aşağıda incelenmiştir.
2.3.5.1. Basınç ve Çekme Dayanımı
KYB’nin basınç dayanımları genel olarak normal betonda olduğu gibi bileşen
malzemelerinin seçimi ve oranlanmasıyla ayarlanır. Dolayısıyla KYB’ler normal
31
betonlarla karşılaştırıldıklarında basınç dayanımları açısından önemli derecede bir
fark olmadığı belirtilebilirse de, KYB üretiminde vibrasyon uygulanmaması ve
yüksek akıcılığa sahip olmaları nedeniyle normal betona göre kalıba daha boşluksuz
yerleşmelerinden dolayı agrega-çimento arayüzü daha yoğun ve dayanıklıdır.
Bundan dolayı da KYB’lerin basınç dayanımları normal betonun basınç
dayanımlarına göre daha fazla olduğu çalışmalarda görülmüştür (Domone, 2006).
Domone (2007) yapmış olduğu çalışmasında KYB’de silindir-küp numune dayanım
oranlarını incelemiştir. Deneysel çalışmasından KYB için elde ettiği silindir-küp
dayanım oranlarını Smeplass (1990)’ın ve BS EN 206-1 (2000)’in önerdiği
denklemlerden elde ettiği oranlarla karşılaştırmıştır. KYB’de numune tipleri
arasındaki dayanım farkı dayanım yükseldikçe azaldığını belirmiştir. Bunun nedeni
de vibrasyonsuz olarak yerleştirilen KYB’de numuneler arasındaki vibrasyondan ve
yerleştirmeden kaynaklanan
kusurun azalmasından dolayı olduğunu belirtmiştir.
KYB’de agrega-çimento arayüzü normal betondakine göre daha iyidir. Buna rağmen,
KYB’de harç fazının agrega fazından daha fazla olması ve harç fazının çekme
dayanımı üzerinde fazla etkisinin olmamasından dolayı çekme dayanımları normal
betonun çekme dayanımıyla benzerdir. Hem basınç hem de çekme dayanımlarının
zamanla gelişimi, kullanılan katkı tipine göre değişmekte olup, genel olarak
süperakışkanlaştırıcı katkıların kullanılmasıyla ilk yaşlarda daha hızlı olduğu
görülmüştür. Bunun nedeni süperakışkanlaştırıcı kimyasal katkıların beton
karışımındaki çimento tanelerinin homojen bir şekilde dağılmasını sağlayarak daha
iyi hidrate ürünlerinin oluşmasından dolayıdır (Ramachandran ve Malhotra, 1984).
2.3.5.2. Elastisite Modülü
Agreganın elastisite modülü betondan ve çimento harcından çok daha yüksektir (bkz
Şekil 2.9). Betonda agrega hacminin arttırılmasıyla betonun elastisite modülü de
arttırılmış olur. KYB’lerde ise agrega hacmi normal betondakine göre azaltılıp,
çimento hacmi arttırıldığı için elastisite modülü de yine normal betonun elastisite
modülüne göre daha düşüktür (Felekoğlu, 2007). KYB’lerin elastisite modülü
32
değerleri agrega fazının harç fazından daha az olması nedeniyle normal
betonun elastisite modülüne göre daha düşük değerler aldığı görülmüştür (Domone,
2006). Bununla birlikte KYB’nin üretiminde kullanılan agregaların elastisite
modülünün de betonun elastisite modülü üzerinde etkisi büyüktür (Beshr vd., 2003).
2.3.5.3. Isıl Genleşme katsayısı
Normal betonun ısıl genleşme katsayısı daha önce de bahsedildiği gibi 7 x 10-6 ile 13
x 10-6 1/oC arasında değerler aldığı kabul edilmektedir (Neville, 1995). ERMCO
(2005)’ya göre kesin bir bilginin bulunmadığı durumda KYB’nin ısıl genleşme
katsayısının 10 x 10-6 ile 13 x 10-6 1/oC arasında alınması önerilmektedir. KYB’de
agrega hacminin azalması, bunun yerine daha fazla miktarda ince agrega ve bağlayıcı
kullanılması nedeniyle KYB’nin ısıl genleşme katsayısının artması beklenmektedir.
2.3.5.4. Yüksek Sıcaklığa Dayanıklılık
KYB’ler normal betonlara göre daha düşük viskoziteye ve daha yüksek akışkanlığa
sahip olduklarından dolayı konuldukları kalıba daha boşluksuz bir şekilde
yerleşebilmektedirler. Bu sayede dayanım açısından da yüksek dayanımlı betonlar
(YDB) sınıfında yer almaktadırlar. YDB’ler normal betonlara göre yüksek sıcaklık
etkisine daha az dayanıklıdırlar. Normal betonda 250 oC’de görülen % 30’luk
dayanım kaybı, YDB’lerde yaklaşık 150 oC’de elde edilmektedir (Shah ve Ahmad,
1994). YDB’lerin normal betona göre yüksek sıcaklığa daha az dayanıklı olmalarının
nedeni, YDB’lerdeki boşluk oranının normal betonlara göre daha az oranda
olmasıdır. Hatta betondaki nem miktarının artması YDB’un yüksek sıcaklıklarda
daha da dayanım kaybetmesine neden olmuştur. Tüm bunların nedeni de ısıl
genleşme katsayısına bağlanabilir. Betondaki boşluk miktarının azalmasıyla agrega
tipine bağlı olarak, çimento jeli tarafından tutulan su buharlaşarak iç basınç oluşturur
veya agregalardaki değişimden dolayı yüksek sıcaklık etkisinde beton ısıl genleşme
katsayısından dolayı genleşir ve hatta nem miktarının fazla olması durumunda
parçalanabilir (Ye vd., 2007). Bu nedenle YDB’ler daha az boşluk oranı
içerdiklerinden yüksek sıcaklık etkisinde daha fazla zarar görebilirler. YDB’ler
33
sınıfında olan KYB’ler için de benzer durum söz konusudur. YDB’lerde ve
KYB’lerde yüksek sıcaklık etkisinde oluşacak hasarın en aza indirilmesi için
sıcaklıkla eriyip beton içinde boşluk oluşturan polipropilen liflerin kullanılması
önerilmiştir
(ERMCO,
2005).
YDB’lerin
yüksek
sıcaklık
etkisine
karşı
dayanıklılığının arttırılmasında önerilen bir yöntem de hafif agrega kullanılmasıdır.
2.3.5.5. Aşınmaya Dayanıklılık
KYB’nin aşınma dayanımı betonun basınç dayanımına, kullanılan agrega tipine,
betonun nem içeriğine, betonun yaşına ve kür koşullarına bağlıdır (Li vd., 2006;
Kılıç vd., 2008). Betonun basınç, çekme ve elastisite modülü gibi özelikleri üzerinde
beton üretiminde kullanılan iri agregaların önemli etkisi olduğu görülmüştür (Beshr
vd., 2003). Betonun aşınma dayanımı üzerinde agregaların özeliklerinin etkisi
oldukça büyüktür. Betonda agregaların aşınma dayanımı arttıkça bu agregalarla
üretilen betonların aşınma dayanımları da artmaktadır (Shah ve Ahmad, 1994).
2.4. Konuyla Đlgili Yapılmış Çalışmalar
Persson
(2001)
normal
betonla
KYB’yi
mekanik
özelikleri
açısından
karşılaştırmıştır. Deneysel çalışmalar sonucunda KYB’nin elastisite modülü, sünme
ve büzülme değerlerinin normal betonunkinden çok farklı olmadığını belirtmektedir.
Bui vd. (2002) taze haldeki KYB’de ayrışma direncini hızlı bir şekilde belirlemek
amacıyla normal betonda kullanılan sıkışma faktörü deney yöntemini KYB’de
kullanmıştır. Toplam 62 farklı seri üzerinde gerçekleştirdikleri denemeler sonucunda
KYB’lerin ayrışma direncinin başarılı bir şekilde elde edilebileceğini belirtmişlerdir.
Wüstholz
(2003)
taze
KYB’de
bloklaşma
oranını
belirlemek
amacıyla
sınırlandırılmış çökmede yayılma için J-halkasını kullanmış ve V-kutusu akış süresi
ile sınırlı çökmede yayılma değerleriyle ilişkili olarak ampirik bağıntılar
geliştirmiştir. Bağıntıların deneysel verilere oldukça yakın olduğu gözlenmiştir.
34
Özkul ve Doğan (2003) KYB’lerin geçrimlilik özeliklerini ortaya koymak amacıyla
farklı çimento tipleriyle üretikleri KYB’leri 3 yıl süreyle kür etmişler ve daha sonra
kılcal su emme deneyi ile kılcallık katsayılarını belirlemişlerdir. Üç yıl sonunda
çimento hamurundaki hidratasyon ürünlerinin gelişerek kapiler boşlukların azalması
sonucunda 550 kg/m3 çimento içeriğinde ve Portland, Kompoze Portland, Puzolanik,
Traslı ve katkılı çimentolarla üretilmiş KYB’lerin kılcallık katsayılarının sırasıyla 3.4
x 10-5, 2.8 x 10-5, 6.2 x 10-5, 4.9 x 10-5 ve 1.4 x 10-5 cm2/dak olduğunu görmüşlerdir.
Zhu ve Bartos (2003) KYB’lerde dayanıklılık özeliklerini belirlemek amacıyla aynı
dayanım özeliklerine sahip KYB ve normal beton üretimi gerçekleştirmişlerdir.
Deneysel çalışmalar sonucunda KYB’lerin normal betonlara göre daha düşük
kılcallık katsayısına ve oksijen geçirgenliğine sahip olduklarını elde etmişlerdir.
Kadiroğlu (2004) Kayseri bölgesinden temin ettiği pomza taşı agregalarını
kullanılarak ürettiği kendiliğinden yerleşen normal dayanımlı hafif betonun özelikleri
üzerine araştırmalar yapmıştır. Çalışmada 1400, 1500, 1600 ve 1700 kg/m3 etüv
yoğunluklarında hafif KYB’ler üretmiştir. Üretilen betonlar üzerinde U-kutusu, Lkutusu ve KYB’nin çökmede yayılma deneyinde 500 mm’ye yayılma süresi
deneyleri gerçekleştirilerek taze beton özelikleri belirlenmiştir. Yoğunluğu 1400
kg/m3 olan KYB’lerde, yayılma 660 mm, 500 mm’ye yayılma süresi 3.87 sn, Lkutusunda h2-h1 oranı 0.88 ve U-kutusundaki betonun yükseklik farkı 18 mm olarak
belirlenirken, yoğunluğu 1700 kg/m3 olan KYB’lerde ise yayılma 710 mm, 500
mm’ye yayılma süresi 2.44 sn, L-kutusundaki h2-h1 oranı 0.95 ve U-kutusundaki
yükseklik farkı da 15 mm olarak gözlenmiştir. Yoğunluğu 1400 ile 1700 kg/m3
arasında olan hafif agregalı KYB’lerde elde edilen 28 günlük basınç dayanım
değerleri 21 ile 35 MPa olup çekme dayanımlarının da 1.8 ile 2.1 MPa arasında
olduğu belirtilmiştir. Basınç dayanımları arttıkça çekme dayanımları ve elastisite
modüllerinin de arttığı; ancak elastisite modüllerinin, aynı basınç dayanımına sahip
normal ağırlıklı betonlara göre düşük olduğu belirtilmiştir. Yoğunluğu 1400 kg/m3
olan KYB’lerde 24 saatlik su emme oranı % 13.5 olarak belirlenirken, yoğunluğu
1700 kg/m3 olan hafif agregalı KYB’lerde ise % 8.1 olarak elde edilmiştir. Dayanım
oranının 7-28 günde 0.62 ile 0.82 arasında değiştiği yazar tarafından belirtilmektedir.
35
Sonebi (2004) tane boyutu 20 mm olan bazalt agregası ve doğal kum ile, su-bağlayıcı
oranını yüksek tutarak ve kimyasal katkı miktarını % 0-1 arasında değiştirerek orta
dayanımlı KYB üretmeyi amaçlamıştır. Uçucu külü 210 kg/m3 üzerinde kullanmak
suretiyle 28 günlük basınç dayanımı 30-35 MPa arasında değişen orta dayanımlı
KYB üretimi gerçekleştirmiştir. Aynı zamanda taze KYB üzerinde L-kutusu, Jhalkası, orimet ve V-kutusu gibi deneyler yaparak deney sonuçlarını modellemiştir.
Hwang ve Hung (2005) tarafından hafif agregalı KYB’lerin farklı su-toz oranlarında
ve bağlayıcı içeriklerindeki dayanıklılık performansları incelenmiştir. Hafif agrega
olarak ısıl işleme tabi tutulmuş tortul kayaçtan elde edilen 13 mm tane boyutuna
sahip hafif agregalar kullanılmıştır. Bağlayıcı miktarı 376 kg/m3’ten 536 kg/m3’e
çıkartıldığında, hafif agregalı KYB’lerin 28 günlük basınç dayanımları 33 MPa’dan
51 MPa’a kadar yükseldiğini belirtmişlerdir. Aynı betonların teorik birim
ağırlıklarının da 1827 kg/m3’ten 1897 kg/m3’e kadar yükseldiğini belirtmişlerdir.
Çimento
miktarının
yükseltilmesiyle
elektriksel
direnci
azalmış,
klorür
geçirgenliğinde de artış görülmüştür. Yazarlar, KYB’de bağlayıcı miktarını sabit
tutup, çimentoyu puzolanik malzemeyle yer değiştirerek kullanmayı önermektedirler.
Mackechnie ve Kesha (2005) KYB’lerin termal özeliklerinden ısıl genleşme
katsayılarını
normal
betonunkiyle
karşılaştırmışlardır.
KYB’lerin
içerdikleri
bağlayıcı miktarının normal betona göre fazla olmasından dolayı, ısıl genleşme
katsayılarının da normal betona göre % 15 oranında daha fazla olduğunu
belirtmişlerdir. Normal beton için ısıl genleşme katsayısının 9 x 10-6 ile 10 x 10-6
1/oC arasında olduğu belirlenirken, KYB’ler için de 10 x 10-6 ile 12 x 10-6 1/oC
arasında değiştiğini belirlemişlerdir. Diğer yandan KYB’lerin elastisite modülünün
de normal betonların elastisite modülüne göre daha düşük olduğunu; çekme
dayanımlarının ise normal betonlarınkine yaklaşık aynı olduğunu rapor etmişlerdir.
Choi vd. (2006) yüksek dayanımlı hafif agregalı KYB’lerin taze haldeki akma
yeteneği ve sertleşmiş haldeki mekanik özeliklerini incelemişlerdir. Çalışmada,
riyolit tozu kullanılarak üretilmiş ve tane boyutu en fazla 20 mm olan yapay hafif
agrega kullanılmıştır. Bu agrega aynı boyuttaki normal agrega yerine % 0, 25, 50, 75
36
ve 100 oranında kullanılmıştır. Taze haldeki hafif agregalı KYB’lerin çökmede
yayılma değerleri 600 ile 700 mm arasında değişmiştir. Tamamen hafif agregayla
üretilen KYB’lerin 28 günlük basınç dayanımlarının 40 MPa’ın üzerinde olduğu
görülmüştür. Diğer yandan hafif agregalı KYB’lerin elastisite modülü değerleri 24
ile 33 GPa arasında elde edilmiş olup, şahit KYB’ye göre düşük olduğu belirtilmiştir.
Leeman vd. (2006)
KYB’de ve vibrasyonla üretilmiş normal betonda agrega-
çimento hamuru ara yüzeylerinin özeliklerini incelemişlerdir. KYB’lerdeki agrega
çimento hamuru ara yüzeyinde daha az porozite görülürken, normal betonlardaki ara
yüzey bölgesinde daha fazla porozite gözlenmiştir. KYB’lerde agrega-çimento
hamuru kenetlenmesinin normal betondakine göre daha iyi olduğunu belirtmişlerdir.
Özbay vd. (2007) KYB’lerde taze ve sertleşmiş beton özelikleri üzerine ampirik
modeller geliştirmişlerdir. Taze beton özeliklerinden KYB’de çökmede yayılma ve
V-kutusu akış süresi deneyleri ile sertleşmiş beton özeliklerini geliştirdikleri yüksek
güvenirlik derecesine sahip ampirik modellerle elde edebildiklerini belirtmişlerdir.
Domone (2007) günümüze kadar kendiliğinden yerleşen beton üzerine yapılmış olan
70 farklı çalışmanın verilerini kullanarak normal betonla karşılaştırma yapmıştır.
KYB’ler, aynı agrega tipi ve boyutuyla üretilen normal betonlara göre daha fazla
basınç ve çekme dayanımına sahip oldukları görülmüştür. Bununla birlikte elastisite
modülü değerleri aynı dayanımdaki betonlar için KYB’lerde daha düşük olduğu
gösterilmiştir. Örnek olarak 20 MPa basınç dayanımına sahip KYB’lerin elastisite
modülünün
normal
betonunkinden
%
40
oranında
daha
düşük
olduğu
belirtilmektedir. Dayanım yükseldiğinde (90-100 MPa) elastisite modülü arasındaki
fark % 5’e kadar azaldığı görülmüştür. Aynı zamanda KYB’lerin dayanımı arttıkça
farklı şekillerdeki numunelerin arasındaki dayanım oranı 1’e yaklaştığı belirtilmiştir.
Lo vd. (2007) kendiliğinden yerleşen normal ve hafif agregalı betonların
işlenebilirlik ve mekanik özeliklerini karşılaştırmak amacıyla 550-600 kg/m3
bağlayıcı içeriğinde KYB’ler üretmişlerdir. Hafif agrega olarak 20 mm tane
boyutundaki genleştirilmiş şeyl agregası kullanılmıştır. Hafif agregalı betonların
37
yoğunlukları 1650 kg/m3 olarak tasarlanmıştır. Normal agregalı KYB’ler ise en
büyük tane boyutu 10 mm olan kırmataşla üretilmiştir. Akışkanlaştırıcı olarak süper
akışkanlaştırıcı ve viskozite düzenleyici katkı kullanılmıştır. Taze beton açısından
hem hafif hem de normal agregalı KYB’lerin yayılma ve T500 süresi değerleri çok
yakın elde edilmiştir. Hafif agregalı KYB’ler benzer basınç dayanımına sahip normal
agregalı KYB’lerin % 25’i oranında daha düşük birim ağırlığa sahip oldukları; hafif
agregalı KYB’lerin elastisite modüllerinin de normal agregalı KYB’lere göre % 20
oranında daha düşük olduğu elde edilmiştir. Hafif agregalı KYB’lerin 28 günlük
basınç dayanımları bağlayıcı içeriğine göre 44 ile 60 MPa arasında ve elastisite
modülleri de 23 ile 27 GPa arasında değerler aldığı yazarlar tarafından belirtilmiştir.
Sukumar vd. (2007) tarafından KYB’lerde ince malzeme olarak yüksek oranda uçucu
kül kullanılması durumunda KYB’lerin ilk yaşlardaki dayanımı incelenmiştir. KYB
üretimlerinde iri agrega olarak 12 mm boyutundaki kırma granit kullanılmıştır.
KYB’lerin dökümünü izleyen ilk 12 ile 18 saat, 1, 3, 7, 21 ve 28 gün sonundaki
basınç dayanımları belirlenmiştir. On iki saat sonunda elde edilen basınç dayanımı
değeri 28 günlük basınç değerinin % 10’u iken; 1 günlük dayanım değeri de % 18 ile
20’si oranları arasında olduğu görülmüştür. 28 güne kadar herhangi bir zamandaki
betonun basınç dayanımını tahmin edebilmek için aşağıdaki bağıntı önerilmektedir.
(2.1)
f ct = f c 28 xt /(4.2 + 0.85 xt )
Eşitlikte; fct, “t” yaşındaki kendiliğinden yerleşen betonun basınç dayanımı (MPa); t,
betonun yaşı (gün); fc28, 28 günlük karakteristik beton basınç dayanımı (MPa)’dır.
Felekoğlu vd. (2007a), KYB’de su-çimento oranının taze ve sertleşmiş beton
özeliklerine etkisini araştırmışlardır. Su-çimento oranının artmasıyla birlikte katkı
miktarı azaltılmıştır. Taze beton özeliklerinden çökmede yayılma değerinin suçimento oranının artışıyla önemli derecede değişmediği gözlenirken; V-kutusu akış
süresinin ve bloklaşma oranının azaldığını belirtmişlerdir. Sertleşmiş beton
özeliklerinden de basınç dayanımı ve ilk yaşlardaki (özellikle 7 günlük) betonların
dayanım gelişimi su-çimento oranının artmasıyla azaldığını gözlemişlerdir. Aynı
38
zamanda KYB’lerin elastisite modüllerinin iri agrega içeriğinin daha az olmasından
dolayı normal dayanımlı betonlarınkine göre daha düşük olduğunu belirtmişlerdir.
Türkmen ve Kantarcı (2007) 0-4 mm boyutundaki genleştirilmiş perlit agregasını
doğal kumla yer değiştirerek ürettikleri KYB’leri farklı ortamlarda kür yapmışlardır.
Bu şekilde KYB’de fiziksel ve mekanik özelikler üzerinde kür koşullarının etkisini
araştırmışlardır. KYB üretimlerinde iri agrega olarak 4-8 mm boyutunda bazalt
agregası kullanılmış olup, perlit agregası doğal kumla % 0, 5, 10 ve 15 oranlarında
yer değiştirerek 0.35 su-toz oranında ve % 2 oranında katkı kullanılmıştır. Serilerin
çökmede yayılma değerlerini 590 mm olarak belirlemişlerdir. Hafif agregayla yer
değiştirme oranına göre suda kür edilmiş numunelerin 28 günlük basınç dayanımları
54 ile 50 MPa arasında; kuru yoğunlukları 2278 ile 2247 kg/m3 arasında; görünen
poroziteleri de yaklaşık olarak % 7 ile 8 arasında değişirken; 28 günlük kılcallık
katsayıları da 4.5 x 10-5 ile 6.4 x 10-5 cm2/dak arasında değiştiğini gözlemlemişlerdir.
Felekoğlu vd. (2007b) kendiliğinden yerleşen harçlarda çelik lif kullanarak
gerçekleştirdikleri çalışmalarında harçların yüzeysel aşınma dayanımlarını arttırmayı
amaçlamışlardır. Deneysel çalışmalar sonucunda 156 kg/m3 çelik lif içeriği ile
aşınmadan dolayı oluşan ağırlık kaybının % 42 oranında azaldığını gözlemişlerdir.
Topçu vd. (2007a) Isparta yöresi pomza agregası kullanmak suretiyle KYB’lerin
birim ağırlığını azaltarak yarı hafif KYB elde etmeyi amaçlamışlardır. Aynı zamanda
iri agrega ile kum oranını yer değiştirerek agrega granülometrisinin etkisini de
araştırmışlardır. Đri agrega olarak kullanılan pomzanın oranı % 53’den % 33’e kadar
azaltılmıştır. Aynı zamanda KYB’deki doğal kum miktarı da % 47’den % 67’ye
kadar arttırılmıştır. Đri agrega miktarının azaltılmasıyla hafif agregalı KYB’lerin
ayrışma direncinin azaldığı, geçebilme yeteneklerinin aşırı bir şekilde arttığı ve
doldurma yeteneklerinin de ayrışma nedeniyle azaldığını gözlemişlerdir. KYB’deki
ince malzeme miktarının artmasıyla çökmede yayılma değerinin de 900 mm’ye kadar
yükseldiğini görmüşlerdir. Tane dağılımı diğerlerine göre daha homojen olan seri iri
agregası en fazla olan granülometriyle sağlanmış olup, bu serinin 3 ile 28 gün
arasındaki basınç dayanımı 20 ile 40 MPa arasında değerler aldığını belirtmişlerdir.
39
3. MATERYAL ve YÖNTEM
Bu bölümde hafif agregalı KYB’nin özeliklerinin belirlenmesi amacıyla yapılan
deneysel çalışmalar kapsamındaki kullanılan malzemeler, tasarlanan seriler ve
gerçekleştirilen deneyler verilmektedir. Deneysel çalışmalar aşağıda sunulmaktadır.
3.1. Kullanılan Malzemeler
3.1.1. Agregalar
Serilerin üretiminde 4-16 mm elek aralığında olan kırma kireç taşı, pomza, volkanik
tüf ve diyatomit olmak üzere dört farklı iri agrega kullanılmıştır. Pomza agregası,
Isparta’da bulunan Isbaş A.Ş.’den temin edilmiştir. Pomza agregası tane dağılımı
yapılmış şekilde laboratuvara getirilerek belirli bir alanda depolanmıştır (Şekil 3.1).
Şekil 3.1. Isparta yöresi pomza agregası
Volkanik tüf ve diyatomit, Afyonkarahisar-Seydiler yöresinden kayaç halinde temin
edilmiştir (Şekil 3.2 ve Şekil 3.3). Kayaçların araziden alınması sırasında numunenin
temiz olan bölgelerinden alınmasına özen gösterilmiştir. Kayaç halinde laboratuvara
getirilen numuneler kırılarak karışık agrega haline getirilmiştir. Kayaçların karışık
agrega haline getirilmesinde çeneli kırıcı kullanılmıştır. Karışık agregalar, eleklerle
elenerek 4-8 mm orta boyutta agrega ve 8-16 mm iri agrega olarak sınıflandırılmıştır.
40
Şekil 3.2. Afyon-Seydiler yöresi diyatomitinin kayaç halinde alınması
Şekil 3.3. Afyon-Ayazini yöresi volkanik tüfünün kayaç halinde alınması
Elenerek boyutlandırılmış olan agregalar çuvallar içerisine konularak laboratuvar
ortamında depolanmıştır (Şekil 3.4.a). Hafif agregaların KYB üzerindeki etkisinin
belirlenmesi amacıyla normal agregayla da (kırma kireçtaşı) kontrol serileri
üretilmiştir. Bu nedenle hafif agregalar yanında 4-16 mm boyutlarında kireçtaşı ve 04 mm boyutunda doğal dere kumu da temin edilerek depolanmıştır (Şekil 3.4.b).
41
(a)
(b)
Şekil 3.4. Boyutlandırılmış olan (a) hafif agregalar (b) doğal kum ve kırmataş
Agregalar üzerinde, hafif agregaların betonda kullanılabilirliği için verilen TS 1114
EN 13055 standardı ve normal agregaların beton için yeterliliğinin belirlendiği TS
706 EN 12620 standardına göre öngörülen birim hacim ağırlık, su emme, özgül
ağırlık, tane şekli gibi temel agrega deneyleri, ilgili standartlara uygun olarak
yapılmıştır. Agregaların özelikleri sırasıyla Çizelge 3.1 ve Çizelge 3.2’de verilmiştir.
Çizelge 3.1’de 8-16mm hafif agregaların ve 4-16 mm kırmataşın karakteristik
özelikleri verilmiştir. Çizelge 3.2’de de 4-8 mm orta boyuttaki hafif agregaların ve
0-4 mm boyutundaki doğal dere kumuna ait karakteristik özelikler yer almaktadır.
Çizelge 3.1. 8-16 mm hafif ve 4-16 mm normal agrega özelikleri
Deney Adı
Yüzeyi
kuru
suya
doygun hacim özgül
ağırlığı
Görünen özgül ağırlığı
Su emme, %
Gevşek birim hacim
ağırlık, kg/m3
Tane şekli sınıfı
(yassılık indeksi)
Aşınma kaybı
(Los
Angeles), %
Đri Agrega
(8-16 mm hafif agrega ve 4-16 mm kırmataş)
Volkanik
Pomza
Diyatomit Kırmataş Đlgili Standart
Tüf
1.55
1.7
1.39
-
TS EN 1097-6
1.84
2.04
2.23
2.69
TS EN 1097-6
28.75
23.82
94.24
1.09
TS EN 1097-6
739
762
435
1404
TS EN 1097-3
FI15
FI35
FI15
FI15
TS 9582 EN
933-3
52.62
(LA53)
48.66
(LA50)
64.1
(LA65)
23.6
(LA25)
TS EN 1097-2
42
Çizelge 3.2. 4-8 mm hafif agrega ve 0-4 mm doğal kum özelikleri
Đri Agrega (4-8 mm)
Volkanik
Pomza
Diyatomit
Tüf
Deney Adı
Yüzeyi kuru suya
doygun hacim özgül
ağırlığı
Görünen özgül ağırlık
Su emme, %
Gevşek birim hacim
ağırlık, kg/m3
Tane şekli sınıfı
(yassılık indeksi)
Đnce madde miktarı, %
Organik madde
0-4 mm
Doğal
kum
Đlgili
Standart
1.62
1.69
1.38
-
TS EN 1097-6
2.09
36.33
2.24
35.43
2.31
107.17
2.59
3.73
TS EN 1097-6
TS EN 1097-6
723
728
438
1520
TS EN 1097-3
FI15
FI35
FI35
-
-
-
-
4.55 (f10)
Açık sarı
TS 9582 EN
933-3
TS 3527
TS EN 1744-1
Kayaç halinde laboratuvara getirilen pomza, volkanik tüf ve diyatomit hafif
agregaları eleme işlemleri öncesinde bir miktar (yaklaşık 100 g) öğütülerek kimyasal
analiz için Kanada’da bulunan Acme Analytical Ltd. Şti.’ne gönderilmiştir. Tüm
hafif agregaların kimyasal analizlerine ait deney sonuçları Çizelge 3.3’te verilmiştir.
Çizelge 3.3. Hafif agregaların kimyasal bileşenleri
Bileşen, % Pomza
56.85
SiO2
Volkanik Tüf Diyatomit
73
67.2
Al2O3
16.72
14.14
10.09
Fe2O3
4.66
1.03
2.74
MgO
CaO
Na2O
1.84
5.39
4.61
0.08
0.53
1.16
0.63
1.36
0.36
SO3
-
-
-
K2O
5.19
3.66
0.67
A.K.
2.8
6.3
8
3.1.2. Çimento ve Mineral Katkılar
Beton üretimlerinde TS EN 197-1 standardına uygun olan CEM I 42.5/R tipi
Portland çimentosu kullanılmıştır. Çimentonun yanında mineral katkı olarak
43
Seyitömer Termik santralinden temin edilen F sınıfı uçucu kül kullanılmıştır. Aynı
zamanda KYB’nin üretiminde uygun işlenebilirlik için gerekli olan ince malzemenin
arttırılması amacıyla beton üretimlerinde kırma taş tozu kullanılmıştır. Đnce malzeme
olarak kullanılmış olan uçucu kül ve taş tozu 100 µ elekten elenmiştir. Çimento,
uçucu kül ve taş tozuna ait tüm karakteristik özelikler Çizelge 3.4’te sunulmaktadır.
Çizelge 3.4. Çimento, uçucu kül ve taş tozunun karakteristik özelikleri
Kimyasal Özelikler
CaO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 (≥ 70)
MgO
SO3
K2O
Na2O
A.K.
C3 S
C2 S
C3 A
C4AF
Fiziksel Özelikler
Priz başlangıcı, saat
Priz sonu, saat
Toplam hacim genleşmesi, mm
Blaine yüzey alanı, cm2/g
Özgül ağırlık
Mekanik Özelikler
7 günlük
Basınç
Dayanımı, MPa
28 günlük
Çimento, %
63.56
19.3
5.57
3.46
28.33
0.86
2.96
0.8
0.13
1.15
66.75
5.15
8.9
10.53
Uçucu kül, %
0.67
46.51
25.47
4.88
76.86
15.94
1.7
1.35
0.36
2.78
-
Taş tozu, %
54.97
0.01
0.17
0.05
0.23
0.64
43.66
-
2.52
4.36
3
3212
3.07
6445
2.13
856
2.72
38.7
46
-
-
3.1.3. Kimyasal Katkı
Harçların üretiminde kullanılan kimyasal katkı, polikarboksilat esaslı yeni nesil süper
akışkanlaştırıcı katkıdır. KYB içerisinde hafif agregaların homojen bir şekilde
dağılımını sağlamak için hafif agregaların kullanıldığı tüm serilerin üretiminde süper
akışkanlaştırıcı katkıya ilave olarak hava sürükleyici katkı da kullanılmıştır. Firma
44
tarafından KYB için özel tasarlanmış yeni nesil süper akışkanlaştırıcı katkı ve hava
sürükleyici kimyasal katkıya ait karakteristik özelikler Çizelge 3.5’te verilmiştir.
Çizelge 3.5. Kimyasal katkıya ait özelikler
Kimyasal Katkı
Yoğunluk
pH
Katı madde, %
Klorür, %
NaO eşdeğeri
1.05
4
20
< % 0.1
< % 0.1
1.03
7
19
< % 0.1
< % 0.1
Süper
akışkanlaştırıcı
Hava sürükleyici
3.1.4. Karışım Suyu
Tüm KYB serilerinin üretiminde içilebilir nitelikte olan şehir şebeke suyu
kullanılmıştır. Karışım suyu sıcaklığının tüm karışımlarda 20 oC olması sağlanmıştır.
3.2. KYB Üretimi ve Yapılan Deneyler
KYB serilerinin üretiminde oranları ön çalışmalar sonucunda belirlenmiş olan 450
kg/m3 çimento, 100 kg/m3 kireç taşı tozu ve 50 kg/m3 uçucu kül olmak üzere toplam
600 kg/m3 ince malzeme kullanılmıştır. Đnce malzemelerin en büyük tane boyutu
100 µ’dur. Agregaların kullanımı ise, 0-4 mm doğal dere kumu ince agrega olarak
tüm karışımlarda sabit tutulmuştur. Đri agrega olarak da 4-16 mm elek aralığındaki
pomza, volkanik tüf ve diyatomit olmak üzere farklı tipteki hafif agregalarla farklı
seriler üretilmiştir. Kontrol serisi olarak da yine 4-16 mm elek aralığında bulunan
kırmataşla üretilen seriler dikkate alınmıştır. Dolayısıyla dört farklı iri agrega
kullanılarak iri agreganın kendiliğinden yerleşebilen betonlar üzerindeki etkisi
çalışmanın bir bölümünü oluşturmuştur. Tüm agregalar için ön denemeler sonucunda
belirlenen tek bir agrega tane dağılımı elde edilmiştir. Agregalara ait karışımda
kullanılmış olan tane dağılım eğrisi A 16 ile B 16 standart eğrileri arasında
kalacak şekilde ön denemeler sonucunda belirlenmiş olup, tüm karışımlar için
kullanılan agrega tane dağılımı eğrisi Şekil 3.5’te verilmiştir. Buna göre, toplam
agrega hacmindeki kum oranı tüm karışımlar için % 47 iken; iri agrega oranı da
kırmataş için % 53; hafif agregalar için de 4-8 mm elek aralığı için % 12; 8-16 mm
elek aralığı için de % 41 olarak belirlenmiştir. Böylece farklı agrega tipleriyle
üretilen tüm KYB serilerinde sabit bir agrega tane dağılımı eğrisi kullanılmıştır.
45
100
90
Elekten Geçen (%)
100
Karışım
A-16
B-16
C-16
80
70
60
59
50
40
30
20
10
0
0.25
39
46
27
17
9
0.5
1
2
4
8
16
Elek Aralığı (mm)
Şekil 3.5. KYB karışımlarında kullanılan agrega tane dağılımı eğrisi
Karışımlardaki su-ince malzeme (çimento + kireç taşı tozu + uçucu kül) oranının
belirlenmesinde 0-4 mm doğal kum içerisinde bulunan ince malzeme miktarı da
dikkate alınarak su-toz oranı belirlenmiştir. Su-toz oranı 0.28, 0.31, 0.34, 0.36 ve
0.38 olarak beş farklı oranda tasarlanmıştır. Su-toz oranı arttırılırken aynı zamanda
süperakışkanlaştırıcı miktarı da azaltılmıştır. Buna göre karışımlarda yukarıda
bahsedilen her su-toz oranı için sırasıyla toplam ince malzeme miktarının
(çimento+uçucu kül+taş tozu) % 2.6, 2.3, 1.9, 1.7 ve 1.5 oranlarında süper
akışkanlaştırıcı katkı kullanılmıştır. Hafif agregalı betonlarda agregaların hafif
olması ve bu nedenle harç içerisinden ayrılmamaları ve harç içerisinde homojen bir
şekilde dağılımlarının sağlanması amacıyla süperakışkanlaştırıcıya ilave olarak toz
miktarının % 0.5’i oranında hava sürükleyici katkı kullanılmıştır. Dört farklı agrega
türüyle ve beş farklı su-toz oranında olmak üzere toplam 20 farklı KYB serisi
üretilmiştir. Đri agrega miktarının belirlenmesinde kırmataşlar için suya doygun
görünen özgül ağırlık değeri kullanılırken hafif agregalar için aynı agrega hacmini
sağlamak amacıyla agregaların suya doygun hacim özgül ağırlıkları kullanılmıştır.
Kendiliğinden yerleşen beton üretimi için 0.1 m3 hacme sahip ve 45 derecelik açıyla
dönerek serbest düşme sağlayan karıştırıcı kullanılmıştır (Şekil 3.6). Her seri
46
karışımında betonyere önce iri agrega ve kum konulduktan sonra sırasıyla taş tozu,
uçucu kül ve çimento konularak 2 dak kuru halde karıştırılmıştır. Daha sonra karışım
suyunun üçte ikisi karıştırıcıya konulmuş ve malzemelerin nemli hale gelmesi için 2
dak daha karıştırılmıştır. Son olarak kalan su içerisinde kimyasal katkı çözülerek
karışıma ilave edilmiş ve 3 dak daha karışıma devam edilmiştir. Hafif agregalı
kendiliğinden yerleşen betonların karışımlarında ise, kuru karışımdan sonra karışım
suyunun üçte ikisi karışıma ilave edilip 2 dak karıştırıldıktan sonra hava sürükleyici
katkı ilave edilmiştir. Karıştırma işlemine 2 dak daha devam edildikten sonra, kalan
karışım suyu içerisinde süper akışkanlaştırıcı katkı çözülerek karışıma ilave edilmiş
ve 3 dak karıştırma işlemine devam edilmiştir. Toplam karıştırma süresi 7 dak’dır.
Şekil 3.6. KYB üretimlerinin yapıldığı serbest düşme sağlayan karıştırıcı
Çizelge 3.6. KYB’nin taze haldeki özelikleri ve belirleme yöntemleri
Belirlenen Özelik
Doldurma yeteneği
Geçebilme yeteneği
Ayrışmaya karşı direnç
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Yapılan deney
Çökmede yayılma
Đlk 500 mm lik çapa ulaşma süresi
V-kutusu akış süresi
J-halkası
U-kutusu
Doldurma kutusu
L-kutusu
T5 dak’da V-kutusu akış süresi
Elek ayrışma deneyi (GTM)
47
Karışımlar hazırlandıktan sonra hızlı bir şekilde taze beton üzerinde KYB’nin
doldurma yeteneğinin, geçebilme yeteneğinin ve ayrışmaya karşı direncinin
belirlenmesi amacıyla Çizelge 3.6’da verilen deneylerin tümü gerçekleştirilmiştir.
3.2.1. Doldurma Yeteneğinin Ölçülmesi
3.2.1.1. Çökmede Yayılma Deneyi
Çökmede yayılma deneyi, Abrams konisiyle ve yüzeyi düzgün bir levha üzerinde
gerçekleştirilmiştir. Levha ve koni deney öncesinde nemlendirilmiştir. Akışkanlığı
yüksek olan beton çökmeden sonra yayılmaya başlamıştır. Yayılmaya başladıktan
sonra öncelikle levha üzerine önceden çizilmiş olan 500 mm çapındaki çizgiye
ulaşıncaya kadar geçen süre alınmıştır (Şekil 3.7.a). Betonun yayılması durduktan
sonra da birbirine dik olarak yayılma çapları ölçülmüştür (Şekil 3.7.b). Ölçülen
yayılma çaplarının aritmetik ortalaması alınarak deney sonucu olarak kaydedilmiştir.
(a)
(b)
Şekil 3.7. (a) Çökmede yayılma deney düzeneği ve (b) yayılma çapının ölçülmesi
3.2.1.2. V-kutusu Deneyi
V-kutusu (veya V-hunisi) deneyinde V şeklindeki kutu içerisine konmuş olan taze
betonun V-kutusundan akmaya başlamasından itibaren huni üzerinden bakıldığında
içeride ilk ışık görününceye kadar geçen süre ölçülerek kaydedilmiştir (Şekil 3.8).
Betonun dökülmesi için geçen süre tüm seriler için kronometre yardımıyla alınmıştır.
48
Şekil 3.8. V-kutusu deney düzeneği
3.2.2. Geçebilme Yeteneğinin Ölçülmesi
3.2.2.1. J-Halkasında Çökmede Yayılma Deneyi
KYB’nin geçebilme yeteneğinin belirlenmesi için uygulanan ilk deney yöntemi Jhalkası deneyidir. Bu deney yönteminde sınırlandırılmış çökmede yayılma deneyi
gerçekleştirilmektedir. Abrams konisinin etrafını kuşatacak şekilde tasarlanmış olan
halka düz zemine konduktan sonra, iç kısmına Abrams konisi yerleştirilir ve
çökmede yayılma deneyi gerçekleştirilir (Şekil 3.9.a). Burada, yine betonun ilk 500
mm’lik çapa ulaşıncaya kadarki geçen süre (T500) ve betonun yayılması durduktan
sonra birbirine dik betonun yayılma çapları ölçülür (Şekil 3.9.b). Đlave olarak,
betonun halka içerisindeki orta noktasından ve aynı zamanda halka dışındaki halkaya
en yakın dört kenar noktadan beton yükseklikleri ölçülerek kaydedilir (Şekil 3.10).
(a)
(b)
Şekil 3.9. (a) j-halkası deneyi ve (b) j-halkasında yayılma çapının ölçülmesi
49
Şekil 3.10. J-halkasında beton yüksekliğinin ölçülmesi
Şekil 3.11. Bloklaşma oranı için alınan ölçümler (Topçu ve Uygunoğlu, 2008)
J-halkası içerisindeki beton yüksekliğinden alınan ölçümle halka dışından alınan
beton yüksekliğinin ölçümlerinin farkından bloklaşma derecesi (stj) elde edilir (Şekil
3.11). J-halkası dışından alınan ölçümlerin artimetik ortalaması alınmıştır. J-halkası
içerisinde bloklaşma nedeniyle kalan beton hacminin (Vblok) toplam beton hacmine
(Vc) oranlanmasıyla bloklaşma indeksi aşağıdaki Denklem 3.1’den hesaplanabilir.
πD 2
βj =
Vblok
=
Vc
.st j
4
Vc
(3.1)
Eşitlikte; βj, betonun bloklaşma indeksini; D, bloklaşan betonun çapını
simgelemektedir. Eşitlikte kullanılan toplam KYB’nin hacmi Abrams konisi
yardımıyla yaklaşık olarak 5.5 lt olarak belirlenmiştir (Topçu ve Uygunoğlu, 2008).
50
3.2.2.2. U-kutusu Deneyi
Geçebilme yeteneğinin ölçüldüğü diğer yöntem de U-kutusu deneyidir. Bu deney
yönteminde ortası sınırlandırılmış U şeklindeki kutu içerisinde bir göze konan beton
kutunun alt kısmında yer alan donatılar arasından atmosferik basınç altında kendi
ağırlığıyla diğer göze geçmeye çalışmaktadır (Şekil 3.12). Her iki gözdeki beton
yükseklikleri ölçülerek aradaki farktan betonun geçebilme yeteneği belirlenmiştir.
(a)
(b)
Şekil 3.12. (a) U-kutusu deney düzeneği ve (b) beton yüksekliği
3.2.2.3. Doldurma (Kajima) Kutusu Deneyi
Doldurma kutusu deneyinde 35 adet Ø16’lık donatı içeren kutu kullanılmaktadır.
KYB kutu içerisindeki en üstte bulunan donatıların üst seviyesine kadar sürekli bir
şekilde doldurulmuştur. Kutu içerisindeki KYB’nin donatılar arasından geçişi
durduktan sonra kutunun döküm tarafındaki (arka yüzey) (h1) ve diğer uç tarafındaki
(ön yüzey) (h2) beton seviyesi ölçülmüştür (Şekil 3.13). Daha sonra aşağıdaki
Denklem 3.2 ile KYB’nin doldurma kutusundaki geçebilme oranı elde edilmiştir.
G =[
(h1 + h2 )
] *100
2 * h1
(3.2)
Eşitlikte; G, KYB’nin geçebilme oranını (%); h1 ve h2 doldurma kutusunun ön ve
arka tarafındaki KYB’nin yüksekliğini (mm) ifade etmektedir (Topçu vd., 2007).
51
(a)
(b)
Şekil 3.13. (a) Doldurma kabına KYB’nin konması (b) beton yüksekliğinin ölçülmesi
3.2.2.4. L-kutusu Deneyi
L-kutusu deneyinde L şeklindeki bir kutu kullanılmıştır. L-kutusu dik ve yatay olmak
üzere iki bölümden oluşmaktadır. Dik bölüme KYB doldurularak, ön tarafındaki
kapağın açılması suretiyle betonun yatay bölüme akması sağlanmıştır. Bu sırada dik
bölümün önüne yerleştirilmiş olan 3 adet Ø12’lik donatılardan itibaren 200, 400 ve
600 mm’lik mesafeye varış süresi ölçülmüştür. Ayrıca yatay bölümdeki beton
akışının durmasından sonra L-kutusunun başlangıcındaki (dik bölümdeki) ve
sonundaki betonun h1 ve h2 yükseklikleri sırasıyla ölçülmüştür (Şekil 3.14). Bu beton
yüksekliklerinin birbirine oranlanmasıyla (h2/h1) geçebilme oranları elde edilmiştir.
(a)
(b)
Şekil 3.14. (a) L-kutusu deney düzeneği ve (b) deney sırasında alınan ölçümler
52
3.2.3. Ayrışmaya Karşı Direncin Belirlenmesi
3.2.3.1. V-kutusunda VT5 Süresi
Ayrışmaya karşı direncin belirlenmesinde yine doldurma yeteneğinin belirlenmesi
için geliştirilmiş olan V-kutusu deney düzeneği kullanılmıştır. Diğer deneyden farklı
olarak kendiliğinden yerleşen taze beton V-kutusuna konulduktan sonra 5 dak
bekletilmiştir.
Daha
sonra
V-kutusunun
alt
tarafından
KYB’nin
akmaya
başlamasından itibaren ilk ışık görününceye kadar geçen süre kronometre yardımı ile
ölçülerek kaydedilmiştir. Ölçülen bu süre VT5 süresi olarak da adlandırılmaktadır.
3.2.3.2. Elek Ayrışma Deneyi (GTM)
KYB’nin ayrışma direncinin belirlenmesinde kullanılan diğer deney yöntemi de elek
ile belirlenen elek ayrışma oranıdır. Elekle ayrışma (GTM) deneyinde 350 mm
çapındaki
ve
5
mm’lik
kare
gözlü
elek
kullanılmıştır.
Bu
deneyin
gerçekleştirilmesinde, ayrı bir kap içerisinde yaklaşık 10 lt KYB 15 dak
bekletildikten sonra bu betonun yaklaşık 2 lt’si terazi üzerine konulmuş elek
düzeneğine süreksiz bir şekilde 500 mm yukarıdan dökülmüştür. Daha sonra dökülen
beton ağırlığı kaydedilmiştir. Elek üzerine dökülen beton 2 dak boyunca elek
üzerinde bekletilmiştir. Bekleme süresi sonunda elek üzerindeki beton ağırlığı tekrar
ölçülmüştür. Başlangıçta konan beton ağırlığı ile 2 dak bekleme süresi sonundaki
beton ağırlığı farkı yardımıyla KYB’nin ayrışma direnci belirlenmiştir (Şekil 3.15).
(a)
(b)
Şekil 3.15. (a) GTM deneyi ve (b) elek üzerinde kalan beton
53
Betonun elek üzerine konan ve elekten ayrılan kısmının ağırlıkları sırasıyla
alındıktan sonra aşağıdaki Denklem 3.3 ile KYB’lerin ayrışma oranları bulunmuştur.
S = (Wh / Wb ) * 100
(3.3)
Eşitlikte; S, ayrışma oranını; Wh, betondan 2 dak sonra ayrılan harç miktarını (g);
Wb, elek üzerindeki toplam beton ağırlığını (g) göstermektedir (Topçu vd., 2007).
3.2.4. Taze Betonda Birim Ağırlığın Belirlenmesi
Üretilen KYB’lerin taze birim ağırlıklarının belirlenmesinde Şekil 3.16’da görülen 7
lt hacme sahip kap kullanılmıştır. Sabit ve düzgün bir yere konan boş kabın içerisine
karışım işlemi tamamlanmış olan taze beton sıkıştırma işlemi yapılmaksızın
doldurulmuştur. Kabın üst yüzeyi, birim ağırlık kabına ait düzeltme aparatıyla
düzetildikten sonra 30 kg kapasiteli terazide tartılmıştır. Beton ağırlığı konulduğu
hacme oranlanmak suretiyle taze KYB’nin birim hacim ağırlık değeri belirlenmiştir.
Şekil 3.16. KYB’nin taze birim ağırlığının belirlenmesi
3.3. Taze Betonun Kalıplara Yerleştirilmesi
Gerekli olan taze beton deneyleri tamamlandıktan sonra KYB, herhangi bir
sıkıştırma veya sarsma işlemi olmaksızın 150 x 150 x 150 mm ve Ø150 x 300 mm
boyutlarındaki
kalıplara
yerleştirildi
(Şekil 3.17). Kalıba sıkıştırma işlemi
54
yapılmaksızın yerleştirilen betonlar 24 saat boyunca üzeri koruma altına alınmış olan
kalıplarda bekletilmişlerdir. 24 saat sonra kalıptan çıkartılarak 20 ± 2 oC sıcaklıktaki
kirece doygun su içerisinde deney gününe kadar kür işlemleri gerçekleştirilmiştir.
(a)
(b)
Şekil 3.17. (a) Kullanılan kalıplar ve (b) KYB’lerin kalıba yerleştirilmesi
3.4. Sertleşmiş Beton Deneyleri
Hafif agregalı KYB’nin mekanik, fiziksel ve dayanıklılık (durabilite) özeliklerini
araştırmak
için
sertleşmiş
beton
numuneler
üzerinde
çeşitli
deneyler
gerçekleştirilmiştir. Tüm sertleşmiş beton deneyleri, her seri için 3’er adet numune
üzerinde gerçekleştirilerek aritmetik ortalama değerleri kullanılmıştır. Sertleşmiş
beton deneyleri sırasında numune tipinden bağımsız olarak bir seri için 39 adet
numune kullanılmıştır. Farklı agregalarla ve farklı su-toz oranlarında üretilen 20 seri
için de kullanılan numune sayısı toplam 780 adettir. Mekanik özeliklerin
belirlenmesi amacıyla sertleşmiş beton numuneler üzerinde basınç dayanımı,
yarmada çekme dayanımı, gerilme-şekil değiştirme işi ve elastisite modülü
belirlenmiştir. Fiziksel özeliklerin belirlenmesinde ultrases hızı geçiş süresi, su
emme, porozite oranı, birim hacim ağırlık ve ısıl özellikleri belirlenmiştir.
Dayanıklık deneylerinde de kılcallık katsayısı ve aşınma dayanımları belirlenmiştir.
Sertleşmiş beton numuneler üzerinde bir seri için gerçekleştirilen deneyler ve bu
deneylerin gerçekleştirilmesinde kullanılan numune tipleri toplu olarak Çizelge
3.7’de sunulmuştur. Ultrases geçiş hızlarının belirlenmesinde basınç ve yarma
deneyinde kullanılan 150x150x150 mm boyutlarındaki numuneler kullanılmıştır.
55
Kılcallık katsayılarının belirlenmesinde, birim hacim ağırlık, su emme ve porozite
deneylerinin
gerçekleştirilmesinde
kullanılan
70x70x70
mm
boyutlarındaki
numuneler kullanılmıştır. Çizelge 7’de bu deneyler için numune adeti verilmemiştir.
Çizelge 3.7. Sertleşmiş beton numuneler üzerinde gerçekleştirilen deneyler
Beton
Özeliği
Beton Yaşı,
Numune
Numune
gün
Tipi
Boyutu, mm
3, 7, 28, 90
Küp
150x150x150
12
3, 7, 28, 90
Küp
150x150x150
12
28
Silindir
Ø150 x 300
3
3, 7, 28, 90
Küp
150x150x150
-
28
Küp
70x70x70
3
28
Küp
70x70x70
3
28
Prizma
5 x 5 x 25
3
Aşınma Dayanımı
28
Küp
70x70x70
3
Kılcallık Katsayısı
28
Küp
70x70x70
-
Deney Adı
Basınç Dayanımı
Yarmada Çekme
Mekanik
Dayanımı
özelik
Gerilme-Şekil
Değiştirme Đşi
Adet
E-Modülü
Ultrases Geçiş Hızı
Birim Hacim
Ağırlık
Porozite
Fiziksel
Su Emme
Özelik
Isı Đletkenlik
Isıl Şekil
Değiştirme
Isıl Genleşme
Katsayısı
Dayanıklık
3.4.1. Mekanik Özelikler Đçin Yapılan Deneyler
3.4.1.1. Basınç Deneyi
Üretimi gerçekleştirilen hafif agregalı KYB’lerin basınç dayanımlarının belirlenmesi
amacıyla 200 tonluk tek eksenli tam otomatik basınç presi kullanılmıştır (Şekil 3.18).
Basınç deneyi, 3, 7, 28
ve
90
günlük
olan 150x150x150 mm
boyutlu
numunelerde gerçekleştirilmiştir. Numuneler deney gününden bir gün önce kür
56
havuzundan çıkartılarak yüzey nemini bırakmaları sağlanmıştır. Tüm serilerden
basınç dayanımı için 3’er adet küp numune kullanılmış olup, deney sonucu olarak bu
üç numunenin basınç dayanımı deney sonucunun aritmetik ortalaması kullanılmıştır.
Şekil 3.18. Tek eksenli basınç presi
3.4.1.2. Yarmada Çekme (Brezilya) Deneyi
KYB’lerin çekme dayanımlarının belirlenmesi amacıyla dolaylı yarmada çekme
deneyi veya diğer adıyla Brezilya deneyi gerçekleştirilmiştir. Bu deneyde
150x150x150 mm ebatlarındaki numuneler kullanılmış olup, deneyler özel yarma
aparatıyla 3, 7, 28 ve 90 günlük numuneler üzerinde gerçekleştirilmiştir (Şekil 3.19).
(a)
(b)
Şekil 3.19. (a) Numunenin yarma aparatına yerleştirilmesi, (b) yarma deneyi yapılışı
57
Üzerine yük uygulanan yarma aparatları ile beton numunelerde eksenel ve çizgisel
olarak çekme gerilmeleri oluşturulmakta ve elde edilen yarılma yükü kullanılarak
Denklem 3.4 yardımıyla betonun dolaylı çekme dayanımı elde edilebilmektedir.
σ yç =
2P
πL2
(3.4)
Eşitlikte, σ yç yarmada çekme dayanımını (MPa); P, yarılma yükünü (N); L,
uygulanan yükün çizgisel uzunluğunu (mm) ifade etmektedir (Erdoğan, 2003).
3.4.1.3. Gerilme-Şekil Değiştirme ve Elastisite Modülü
Hafif agregalı KYB’lerin gerilme-şekil değiştirme özelikleri basınç altında 28 günlük
Ø150x300 mm silindir numuneler üzerinde belirlenmiştir. Silindir numunelerde
boyuna kısalmalar ölçülüp, ilk boylarına oranlanmasıyla şekil değiştirmeler
belirlenmiştir. Bu şekil değiştirmeler, gerilmelerle ilişkilendirilerek grafik ortamına
aktarılmasıyla belirlenmiştir. Silindir numuneler deney gününden bir gün önce kür
havuzundan çıkartılarak yüzeyindeki nemi bırakması sağlanmıştır. Ayrıca döküm
yüzeyinin düzgün hale getirilmesi için tüm silindirlere çimento harcıyla başlık
yapılmıştır (Şekil 3.20). Bu şekilde silindir numuneler eksenel olarak yüklenmiştir.
Şekil 3.20. Silindir numunelere başlık yapılması
58
(a)
(b)
(c)
Şekil 3.21.a,b,c. KYB’de birim gerilmeye karşılık gelen kısalmanın ölçülmesi
Silindirlerin boyuna kısalma değerlerinin ölçülmesinde 200 tonluk tam otomatik ve
tek eksenli basınç presi ile bu makineye bağlı ve 0.002 ölçüm hassasiyetine sahip
olan potansiyometrik cetvel kullanılmıştır. Potansiyometrik cetvelin silindir numune
üzerine sabitlenmesinde silindir numuneler için tasarlanmış çerçeve kullanılmıştır
(Şekil 3.21.a ve b). Üzerine çerçeve takılan silindirler basınç presine yerleştirildikten
sonra makine tarafından otomatik olarak ayarlanan yükleme hızı ile numune üzerine
yük uygulanmıştır (Şekil 3.21.c). Cihazdaki özel bir yazılım sayesinde numunelere
uygulanan gerilmelere karşılık gelen kısalmalar ölçülmüştür. Silindir numuneler
59
üzerinden elde edilen kısalmalar ilk boya oranlanarak Denklem 3.5 yardımıyla farklı
agregalarla üretilmiş olan KYB’lere ait birim şekil değiştirme oranları belirlenmiştir.
ε=
∆L
Lo
(3.5)
Eşitlikte, ε, silindir numunedeki boyuna şekil değiştirme; ∆L, silindir numunedeki
birim kısalma; Lo, silindir numunenin ilk boyunu simgelemektedir (Erdoğan, 2003).
Silindir numunelere uygulanan gerilmeler ve bu gerilmelere karşılık gelen şekil
değiştirmeler belirlendikten sonra, yatay eksende şekil değiştirme oranı ve düşey
eksende de uygulanan gerilmeler olacak şekilde her seri için gerilme-şekil değiştirme
eğrileri çizilmiştir. Genel olarak betonların gerilme-şekil değiştirme eğrilerinde
belirli bir bölüm doğrusal olup, bu doğrunun eğimi (σE/εE) ile betonun elastisite
modülü belirlenebilmektedir (Şekil 3.22). Bu doğrusal bölümün başlangıcı gerilmeşekil değiştirme eğrisinin başlangıç noktası olup, bitiş noktası da genel olarak en
yüksek gerilmenin (σmax) % 40’ına karşılık gelen gerilme değeridir (σE= 0.40 x σmax).
σ
σmax
σE
εE
ε
εmax
Şekil 3.22. Betonun gerilme-şekil değiştirme eğrisi
Tüm serilerin gerilme-şekil değiştirme eğrileri çizildikten sonra, Denklem 3.6’da
verilen en küçük kareler yöntemiyle en büyük gerilmenin % 40’ına kadar olan
eğrilerin eğimleri veya diğer bir deyişle betonların elastisite modülleri belirlenmiştir.
60
E=
∑x y
∑x
i
i
(3.6)
2
i
Eşitlikte, E, eğrideki doğrunun eğimini; x, numunedeki şekil değiştirme oranını; y,
şekil değiştirmeye karşılık gelen gerilmeyi ifade etmektedir (Postacıoğlu, 1989).
3.4.2. Fiziksel Özelikler Đçin Yapılan Deneyler
3.4.2.1. Ultrases Geçiş Hızı
Hafif agregalı KYB’lerin yoğunluklarıyla ilişkili olarak 150x150x150 mm
ebatlarındaki numunelerde ultrases geçiş hızı süreleri ölçülmüştür. Literatürden de
bilindiği gibi yoğunluğu fazla olan betonların dayanımları da yüksek olmaktadır.
Dolayısıyla ultrases dalgaları daha yoğun beton içerisinden daha hızlı geçmektedir.
Şekil 3.23. Numunelerde ultrases geçiş süresinin ölçülmesi
KYB’lerin basınç dayanımlarının tahribatsız olarak tahmin edilebilmesi için 3, 7, 28
ve 90 günlük 150 mm’lik küp numunelerde ultrases geçiş süreleri ultrasonik test
cihazıyla ölçülmüştür (Şekil 3.23). KYB’lerde ultrases geçiş süreleri ölçüldükten
sonra verilen Denklem 3.7 yardımıyla KYB’lerin ultrases geçiş hızları belirlenmiştir.
61
U=
L
t
(3.7)
Eşitlikte, U, ultrases geçiş hızını (km/sn); L, numunedeki proplar arası mesafeyi
(mm); t, numunedeki ultrases geçiş süresini (µs) göstermektedir (Erdoğan, 2003).
3.4.2.2. Birim Hacim Ağırlık, Porozite ve Su Emme Deneyleri
Birim hacim ağırlık (BHA), su emme ve porozite deneyleri için her seriden
70x70x70 mm’lik numuneler kullanılmıştır. Bu numuneler, yarma deneyinden artan
numunelerden kesilerek çıkartılmıştır. Numunelere ait BHA, su emme ve porozite
oranlarının bulunmasında Şekil 3.24’te verilen Arşimet prensibinden yararlanılmıştır.
Şekil 3.24. Arşimet deney düzeneği
Numuneler 24 saat su içerisinde bekletildikten sonra doygun halde Arşimet
terazisinde havada ve su içerisinde asılı ağırlıkları ölçülmüştür. Daha sonra 105 oC
sıcaklıktaki etüvde değişmez ağırlığa kadar kurutulmuşlardır. Aşağıda verilen
Denklem 3.8, 3.9 ve 3.10’la numelerin BHA, su emme ve poroziteleri belirlenmiştir.
BHA =
Wo
(W1 − W2 )
(3.8)
62
GP =
(W1 − Wo )
x100
(W1 − W2 )
(3.9)
Ww =
Wo
x100
(W1 − Wo )
(3.10)
Eşitliklerde; BHA, birim hacim ağırlık (kg/m3); GP, görünen porozite (%); Ww, su
emmeyi (%); Wo, etüv kurusu ağırlığı (kg); W1, suya doygun havada ağırlığı (kg);
W2, su içerisinde asılı ağırlık (kg) değerlerini ifade etmektedir (Postacıoğlu, 2003).
3.4.2.3. Isı Đletkenlik Katsayısının Belirlenmesi
Hafif agregalı KYB’lerin ısı iletkenlik katsayıları ASTM C 1113 standardında
verilen ve “Hot Wire Method” olarak bilinen sıcak tel yöntemine göre belirlenmiştir.
Bu yöntem, beton ve tuğla gibi dolu hacme sahip malzemeler için oldukça yaygın
kullanılan bir ölçüm yöntemidir. Isı iletkenlik ölçümleri, yarma deneylerinden arta
kalan parçalardan kesilen 70x70x70 mm boyutlarındaki numuneler üzerinde,
Shotherm QTM markalı ısı iletkenlik cihazıyla belirlenmiştir (Şekil 3.25).
Numuneler, ısı iletkenlik deneyinden önce 105
o
C’deki etüvde sabit ağırlığa
gelinceye kadar kurutulmuşlardır. Daha sonra çalışır halde bulunan cihaza bağlı olan
prop, ısı iletkenlik katsayısı ölçülecek olan numune üzerine konmuş ve 2 dak
boyunca bekletilmiştir. Prob yardımıyla numune üzerine yerleştirilmiş olan tele cihaz
kontrolüyle akım uygulanmaya başlanmıştır. Termokopullar ile teldeki ısı değişimi
de ölçülmüştür. Numune üzerindeki tele uygulanan akım şiddeti, telde oluşan ısı
farkı ve gerilimden yola çıkılarak Denklem 3.11 yardımıyla ısı iletkenliğini ölçen
cihazdan ısı iletkenlik değeri okunmuştur. Her numune için bu işlem tekrarlanmıştır.
λ=
KI 2 ln(t 2 − t1 )
−H
(V2 − V1 )
(3.11)
Eşitlikte; λ, ısı iletkenlik katsayısı (W/mK); V2 ve V1, cihazdan prop üzerindeki tele
uygulanan gerilimler (V); t1 ve t2, termokopul yardımıyla numune üzerindeki telin iki
ucunda ölçülen sıcaklıklar; K ve H, cihaza ait sabit katsayılardır (Kakaç, 1976).
63
(a)
(b)
Şekil 3.25. (a) Isı iletkenlik cihazı ve (b) numunelerin ısı iletkenliklerinin ölçümü
3.4.2.4. Isıl Şekil Değiştirme ve Isıl Genleşme Katsayısının Belirlenmesi
Isıl şekil değiştirme ve ısıl genleşme katsayısı, hafif agregalı KYB’lerin doğrusal boy
değişimlerinin ölçülmesiyle elde edilmiştir. Bunun için 0-1600 oC arasında sıcaklık
uygulayabilen NETZSCH DIL 402 CD/4 tipi dilatometre kullanılmıştır (Şekil 3.26).
Şekil 3.26. Isıl genleşmenin ölçülmesinde kullanılan dilatometre
Dilatometrenin numune haznesinde iki adet numune koyma yeri, numune yüzey
sıcaklıklarını ölçen termokopul ve numunelerin sıcaklık değişimiyle boylarında
oluşan değişimi doğrusal olarak ölçen boy ölçer bulunmaktadır (Şekil 3.27). Numune
64
haznesine silindirik veya kare biçimi ve en fazla 5 mm çapında veya kalınlığında
numune yerleştirilebilmektedir. Yarma deneyinden kalan parçalardan her seri için 5 x
5 x 25 mm boyutlarında iri agrega da içeren numuneler dikkatli şekilde çıkartılmıştır.
Boy ölçer
Numunenin
yerleştirildiği
bölüm
Termokopul
Şekil 3.27. Dilatometrede numune haznesi
Numuneye
sıcaklık
uygulayan fırın
Şekil 3.28. Raylı sistem üzerinde hareket edebilen fırın
65
Numuneler 50 oC sıcaklıkta sabit ağırlığa gelinceye kadar etüvde kurutulmuşlardır.
Kurutma işlemi tamamlanmış olan numuneler ikişer adet olmak üzere dilatometre
cihazının numune bölümüne yerleştirilmiş ve raylı sistem üzerinde yatay olarak
hareket eden fırın bölümü numunelerin üzerine getirilerek sabitlenmiştir (Şekil 3.28).
Daha sonra cihaza bağlı bilgisayar yazılımları ve güç kaynakları ile dilatometreye
sıcaklık uygulanmaya başlanmıştır. Numuneye sıcaklık uygulanmasında sıcaklık
aralığı başlangıç 15 oC, bitiş de 1000 oC olarak dinamik sıcaklık uygulama programı
seçilmiştir. Sıcaklık artışı 5 oC/dak olarak belirlenmiştir. Her bir deney 3 saat 17 dak
sürmüştür. Ölçüm işlemi tamamlandıktan sonra, bilgisayarda cihaza ait program
yazılımı aracılığıyla analiz yapılarak, numunede sıcaklık değişimine bağlı olarak
oluşan doğrusal boy değişimi elde edilebilmektedir. Isıl şekil değiştirmeler (ε) ve ısıl
genleşime katsayısı (α) aşağıdaki Denklem 3.12 ve 3.13 yardımıyla belirlenmiştir.
ε = dL / L0
(3.12)
dL = α .L0 .dT
(3.13)
Eşitliklerde ε, numunelerde oluşan doğrusal ısıl şekil değiştirme; α, KYB’nin ısıl
genleşme katsayısı (x10-6 1/oC); dL, numunede oluşan birim boy değişimi (mm); dT,
sıcaklık farkı (oC); Lo, numunenin ilk boyunu simgelemektedir (Postacıoğlu, 1989).
3.4.3. Dayanıklılık Đçin Yapılan Deneyler
3.4.3.1. Aşınma Dayanımı
Farklı agregalarla üretilen KYB’lerin aşınma dayanımlarının belirlenmesinde Dorry
olarak bilinen aşındırma cihazı kullanılmıştır. Aşınma deneyinde yarma deneyinden
arta kalan parçalardan kesilmiş 70x70x70 mm boyutlarında numuneler kullanılmış
olup, aşınma deneyi öncesinde 105 oC sıcaklıktaki etüvde sabit ağırlığa gelinceye
kadar bekletilmişlerdir. Daha sonra numunelerin aşınma yapılacak yüzeye dik
yöndeki numune boyları 0.01 mm hassasiyetindeki kumpas yardımıyla ölçülmüştür.
Daha sonra numuneler aşınmaya deneyine tabi tutulmuşlardır. Aşınma deneyi
66
yapılacak numune, disk üzerindeki numune bölümüne yerleştirildikten sonra diskin
üst kısmındaki kol yardımıyla numune üzerine 300 N yük uygulanmıştır (Şekil 3.29).
Numunenin aşınması için disk üzerine 20 g aşınma tozu (korund) serpilmiş ve disk
motor yardımıyla 30 dev/dak hızla 20 tur döndürülmüştür. 20 tur sonunda disk
üzerindeki aşındırma tozu temizlenerek, 20 g ağırlığındaki yeni aşındırma tozu
dökülmüş ve döndürme işlemi tekrarlanmıştır. Her 5 turda bir numune kendi ekseni
etrafında 90 derece döndürülmüştür. Bu şekilde 20’şer tur halinde bir numune 20
defa olmak üzere toplam 400 tur aşınmaya maruz bırakılmıştır. Deneyi
tamamlandıktan sonra boy ölçümleri tekrar alınarak boy değişimleri belirlenmiştir.
Şekil 3.29. Aşınma deneyinde kullanılan Dorry cihazı
3.4.3.2. Kılcal Su Emme Deneyi
Numunelerin kılcallık katsayısının belirlenmesinde, belirli zaman aralıklarında
numunelere tabandan su emdirme yöntemi kullanılmıştır. Kılcallık katsayısının
belirlenmesinde 70x70x70 mm ebatlarındaki numuneler kullanılmıştır. Numunelerin
alt kenarları (5 mm) parafin ile yalıtılmıştır. Numuneler, tabandan 5 mm
yüksekliğinde
hazırlanan
düzenek
içerisine
tabandan
su
emecek
şekilde
yerleştirilmiştir (Şekil 3.30). Numuneler deneye tabi tutulmadan önce 105 oC
sıcaklıktaki etüvde sabit ağırlığa gelinceye kadar bekletilmişlerdir. Etüv kurusu
ağırlıkları alınan numunelerin yan yüzeyleri, eritilmiş parafinin fırça yardımıyla yan
yüzeylere sürülmesiyle yalıtılmıştır (Şekil 3.30). Parafinle yalıtılan numunelerin
67
parafinli ağırlıkları da alındıktan sonra kılcal su emme deneyi gerçekleştirilmiştir.
Kılcal su emme deneyleri için Şekil 3.31’de görülen deney düzeneği kullanılmıştır.
Parafin
Beton
65 mm
Su
5 mm
Şekil 3.30. Kılcal su emme deneyinin şematik gösterimi (Uyan, 1975)
Şekil 3.31. Kılcal su emme deney düzeneği
Numuneler, içerisinde su bulunan düzeneğe yerleştirildikten sonra deney
başlangıcından itibaren 1, 4, 9, 16 ve 25’inci dak’larda deney düzeneğinden alınarak
0.01 g hassasiyetli teraziyle tartılmıştır. Alınan bu veriler yardımıyla, birim alandan
emilen su miktarı hesaplanarak, yatay eksende numunelerin su emme deneyinde
geçen sürelerin karekökü (√t), düşey eksende ise birim zamanda emilen su miktarı
(q) olacak şekilde eğri çizilmiştir. Eğrinin eğimi yardımıyla hafif agregalı KYB
serilerinin kılcallık (difüzyon) katsayısı Denklem 3.14 yardımıyla belirlenmiştir.
D=
π
4
.S 2 .10 5
(3.14)
Eşitlikte; D, kılcallık katsayısı (cm2/dak); S, (q-√t) eğrisinin eğimidir (Uyan, 1975).
68
4. BULGULAR VE TARTIŞMA
4.1. Taze Beton Deneyleri ile Đlgili Bulgular ve Tartışma
Kendiliğinden yerleşen beton tasarımında, sertleşmiş beton özelikleri kadar taze
beton özelikleri de önemlidir. Genel anlamda kendiliğinden yerleşen betonların taze
haldeki özelikleri ne kadar iyi olursa, sertleşmiş beton özelikleri de o derece iyi
olması beklenmektedir. Taze beton deneyleri ile ilgili deney sonuçları ve
değerlendirmeleri bölümünde işlenebilirliğin tanımlama ölçütleri olan KYB’nin
doldurma yeteneği, geçebilme yeteneği ve ayrışmaya karşı direnci incelenmiştir.
4.1.1. KYB’nin Doldurma Yeteneği
Farklı agrega türleriyle üretilen KYB’lerin doldurma yetenekleri, çökmede yayılma
değeri ve V-kutusu akış süreleriyle belirlemeye çalışılmış ve bu parametrelerle ilgili
elde edilen sonuçlar Çizelge 4.1’de verilmiştir. Çizelge 4.1’de aynı zamanda serilerin
taze birim hacim ağırlıkları da görülmektedir. Tüm serilerde su-toz oranının
artmasıyla, bileşenler içerisinde en az birim ağırlığa sahip olan su ile diğer
bileşenlerin yer değiştirmesinden dolayı taze beton birim ağırlığı azalmıştır.
Kırmataşla üretilen KYB’lerde su-toz oranının 0.28’den 0.38’e çıkarılmasıyla
betonun taze birim ağırlığı 2325 ile 2283 kg/m3 arasında değerler aldığı görülmüştür.
Pomzayla üretilen betonlarda aynı su-toz oranları için taze beton birim ağırlığı 1747
ile 1657 kg/m3 arasında değişirken; tüfle üretilen betonlarda 1814 ile 1723 kg/m3 ve
diyatomitle üretilen kendiliğinden yerleşen betonlarda da 1737 ile 1640 kg/m3
arasında değişmiştir. Görüldüğü gibi su-toz oranı kadar agrega türünün de taze beton
birim ağırlığı üzerinde önemli bir etkisi vardır. Bunun nedeni de agregaların kendi
birim ağırlıklarının farklı olmasından dolayıdır. Agregalar arasında en fazla birim
ağırlığa sahip olan agrega kırmataş iken; taze beton birim ağırlığı açısından en fazla
ağırlığa sahip olan beton türü de kırmataşla üretilen kendiliğinden yerleşen beton
olmuştur. Hafif agregaların kullanılmasıyla da betonun taze birim ağırlığı önemli
derecede azaltılmıştır. Đçerdikleri ince madde nedeniyle normal betona göre daha
dolu bir yapıya sahip olan KYB’lerin birim ağırlıkları normal betonlara göre daha
69
fazladır. Dolayısıyla KYB’ler yapılarda kullanıldıklarında normal betonlara göre
daha fazla yük gelmesine neden olmaktadırlar. Ancak KYB’de normal agrega yerine
hafif agrega kullanıldığında KYB’nin birim ağırlığı normal agrega kullanılarak
üretilen KYB’ye ve aynı zamanda normal betona göre de çok daha az birim ağırlığa
sahip olduğu görülmüştür. Đstenilen dayanım özelikleri sağlanmak koşuluyla,
KYB’de normal agrega yerine hafif agrega kullanılması durumunda, KYB’nin kalıba
yerleştirilmesi sırasında oluşacak hidrostatik basınç etkisi azaltılmış olacaktır.
Böylece kalıpların deforme olması geciktirilerek daha uzun ömürlü hale getirilebilir.
Çizelge 4.1. KYB’nin doldurma yeteneğine ait taze beton deney sonuçları
KYB Türü
KT serileri
P serileri
T serileri
D serileri
Su-toz
oranı
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
Birim
Ağırlık, kg/m3
2325
2323
2299
2297
2283
1747
1701
1695
1685
1657
1814
1811
1754
1727
1723
1737
1716
1673
1655
1640
Çökmede
Çökmede
VYayılma, mm T500, sn kutusu, sn
438
145
550
4.81
38.47
669
2.83
13.68
746
1.26
10.81
822
0.49
3.6
618
2.72
6.07
683
2.53
5.85
723
1.07
3.78
765
0.27
2.93
767
0.22
3.19
529
2.13
5.78
578
1.41
4.67
670
0.49
3.48
728
0.45
2.72
755
0.31
2.42
655
1.62
4.19
770
0.98
4.14
776
0.9
2.92
817
0.31
1.87
834
0.22
1.32
KYB’nin doldurma yeteneğinin belirlenmesinde en çok kullanılan yöntem çökmede
yayılma değeridir. Đyi bir doldurma yeteneğine sahip KYB’nin çökmede yayılma
çapının 650 ile 800 mm arasında kalması gereklidir. Diğer yandan Avrupa Hazır
Beton Birliği (ERMCO) kendiliğinden yerleşen betonları yayılma çapına göre SF1,
SF2 ve SF3 olarak sınıflandırmıştır. Bu sınır değerler aşıldığında betonun konulduğu
kalıbı doldurması güçleşmekte veya aşırı akışkan olduğundan agrega ve harç kısmı
70
birbirinden ayrılmaktadır. Şekil 4.1’de farklı iri agregalar kullanılarak üretilmiş
kendiliğinden yerleşen betonların çökmede yayılma değerleri verilmiştir. Tüm
serilerde su-toz oranı arttıkça çökmede yayılma değeri de artmıştır. Kırmataşla
üretilen serilerin çökmede yayılma değerleri 0.28 su-toz oranında yaklaşık 440 mm
iken, su-toz oranının 0.38’e çıkmasıyla çökmede yayılma değeri de yaklaşık 820
mm’ye yükselmiştir. Aynı su-toz oranları için çökmede yayılma değerleri pomzayla
üretilen serilerde sırasıyla 610 ile 760 mm; tüfle üretilen serilerde 525 ile 750 mm;
diyatomitle üretilen serilerde de 650 ile 840 mm arasında değerler aldığı
gözlenmektedir. Görüldüğü gibi aynı su-toz oranına sahip olmalarına rağmen farklı
iri agregalarla üretilen KYB’lerin çökmede yayılma değerleri arasında önemli
derecede farklılıklar gözlenmiştir. Bunun nedeni agregaların yüzey yapılarının farklı
Çökmede yayılma, mm
olması ve agregaların birim ağırlıklarının birbirinden farklı olmasından dolayıdır.
900
850
800
750
700
650
600
550
500
450
400
0.28
Kırmataş
Pomza
Tüf
Diyatomit
0.30
0.32
0.34
0.36
0.38
Su-toz oranı
Şekil 4.1. KYB’lerde su-toz oranıyla çökmede yayılmanın değişimi
Hafif agregalarda bulunan ve suya doygun haldeki gözenekler sayesinde agrega
etrafında su filmi oluşturarak agregalar arasındaki iç sürtünmeyi azalması en düşük
su-toz oranında bile kırmataşla üretilen serilere göre oldukça fazla yayılma değerine
ulaşmasını sağlamıştır. Buna göre kırmataşla üretilen serilerde agregalar arası iç
sürtünme daha fazla olup, agrega etrafı su filmiyle yeterince çevrilmediğinden,
kimyasal katkının fazla olması da yayılma değerini çok fazla arttırmamıştır. Birim
71
ağırlıkları açısından en ağır olan agrega kırmataş olup, düşük su-toz oranlarında,
seriler arasında en az çökmede yayılma değeri yine kırmataşla üretilen serilerde elde
edilmiştir. Buna karşın en hafif birim ağırlığa sahip agrega diyatomit olup, en fazla
yayılma değerleri de bu agregayla üretilen serilerde elde edilmiştir. Sabit bileşime
sahip olan KYB harcı, daha hafif olan agregayı daha kolay taşıyarak daha fazla
yayılma elde edilmiştir. Bununla birlikte hafif agregalı KYB’lerde kullanılan hava
sürükleyici katkının da etkisi oldukça büyüktür. Ancak hava sürükleyici katkının asıl
etkisi yüksek su-toz oranlarında daha belirgindir. Hafif agregaların etrafını saran
hava kabarcıkları agreganın harçtan çıkmasını önleyerek harç içerisinde harçla
birlikte hareket etmesini sağlamış ve özellikle yüksek su-toz oranlarında harcın
ayrışmaya uğrayarak çok fazla yayılmasını önlediği görülmüştür. Bu nedenle de 0.36
ve 0.38 su-toz oranlarında pomza ve tüfle üretilen serilerin yayılma değerleri
kırmataşla üretilen serilerin yayılma değerlerinden daha düşük değerler almışlardır.
Farklı agrega tipleriyle üretilmiş olan KYB’lerin çökmede yayılma değerleri Avrupa
Hazır Beton Birliği (ERMCO) (2005) tarafından verilen sınıflandırmalar açısından
değerlendirildiğinde, kırmataşla ve tüfle üretilen seriler, su-toz oranlarına göre her
sınıf içerisinde yer almaktadırlar. Sadece tüfle üretilen ve 0.38 su-toz oranındaki
seriler SF2 sınıfındadırlar. Pomzayla üretilen seriler de, 0.28 su-toz oranında SF1;
0.31 ve 0.34 su-toz oranlarında SF2; 0.36 ve daha yukarısındaki su-toz oranlarında
da SF3 sınıfındadırlar. Diyatomitle üretilen seriler de, 0.28 su-toz oranında SF2
sınıfındayken, 0.31 ve daha yukarısındaki su-toz oranlarında SF3 sınıfındadırlar.
Doldurma yeteneği için uygulanan diğer test yöntemleri de çökmede yayılma
işleminde betonun 500 mm’lik çembere ulaşma süresi (T500) ve V-kutusu akış
süresidir. Bu deneylerle genel olarak KYB’nin akış süresi ölçülerek viskozitesi
değerlendirilmektedir. Çizelge 4.1’de verilen çökmede T500 süreleri ve V-kutusu akış
süreleri incelendiğinde, en fazla yayılma ve akış süreleri kırmataş serilerinde
görülürken, en az yayılma ve akış süreleri de birim ağırlığı kırmataş agregasına göre
daha düşük olan pomza, tüf ve diyatomitli serilerde görülmüştür. Dolayısıyla,
özellikle düşük su-toz oranlarında kırmataşla üretilen serilerin viskozitesi çok yüksek
iken, agrega tipinin değiştirilerek gözenekli ve hafif agregaların kullanılmasıyla
72
üretilen serilerin viskozitesi de kırmataşla üretilen betonların viskozitelerine göre
oldukça düşüktür. Serilerin viskoziteleri ERMCO (2005) tarafından verilen
sınıflandırmalar açısından değerlendirildiğinde, su-toz oranı 0.28 ile 0.36 arasında ve
kırmataşla üretilen serilerin sınıfları VF2 iken 0.38 su-toz oranında viskozite sınıfı
VF1 olmuştur. Hafif agregalarla üretilen tüm serilerin viskozite sınıfları da VF1’dir.
Çökmede T500 süresi açısından sınıflandırıldığında ise, 0.28 ile 0.34 su-toz oranında
ve kırmataşla üretilen seriler VS2 sınıfında bulunurken, 0.36 ve 0.38 su-toz
oranındaki seriler de VS1 sınıfında yer aldıkları gözlenmiştir. Pomzayla üretilen
seriler, 0.28 ve 0.31 su-toz oranında VS2 sınıfındayken, daha yukarı su-toz
oranlarında VS1 sınıfında yer almaktadırlar. Tüfle üretilen serilerde en düşük su-toz
oranında üretilen seriler VS2 sınıfında; diğer su-toz oranındaki seriler de VS1
sınıfındadır. Diyatomitle üretilen serilerin tamamı VS1 sınıfında bulunduğu gözlendi.
V-kutusu akış süresi, sn
45
40
2
35
y = 2.1196x - 3.3249x + 4.1401
30
R = 0.9132
2
25
20
15
10
5
0
0
1
2
3
4
5
Çökmede T500 süresi, sn
Şekil 4.2. V-kutusu akış süresi ile T500 süresi arasındaki ilişki
Şekil 4.2’de viskoziteyi tahmin etme parametrelerinden çökmede T500 süresi ve Vkutusu akış süresi arasındaki ilişki görülmektedir. Her iki özelik arasında oldukça
yüksek belirlilik katsayısına sahip (R2 = 0.9132) ilişki elde edilmiştir. Bu yüksek
belirlilik derecesi de gerçekleştirilen iki farklı deneyin tutarlılığını göstermektedir.
Dolayısıyla şantiye veya yerinde döküm esnasında çökmede yayılma testinde T500
73
süresi ölçülmesi ile kendiliğinden yerleşen betonun viskozitesi hakkında bilgi
edinilebilmektedir. Yukarıdaki Şekil 4.2’den V-kutusu akış süresi de belirlenebilir.
4.1.2. Geçebilme Yeteneği
KYB’nin geçebilme yeteneği genel olarak sınırlandırılmış (donatılı) deney
yöntemleriyle belirlenmektedir. Bunlardan en çok kullanılanları L-kutusu, J-halkalı
çökmede yayılma, doldurma kutusu ve U-kutusu deneyleridir. Bu deney yöntemleri
kullanılarak hafif agregalı kendiliğinden yerleşen taze betonlarda elde edilen deney
sonuçları Çizelge 4.2’de verilmiştir. Çizelge 4.2’de verilen L-kutusu deney
sonuçlarında T200, T400 ve T600 sürelerine ilişkin standartlarda bir sınır değer
verilmemesine rağmen geçebilme oranı hakkında bilgi edinilmesini sağlamaktadır.
Çizelge 4.2. KYB’nin geçebilme yeteneğine ait taze beton deney sonuçları
KYB
Türü
KT
serileri
P
serileri
T
serileri
D
serileri
Sutoz
oranı h2/h1
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
0.00
0.50
0.65
0.70
0.92
0.60
0.83
0.84
0.93
1.00
0.58
0.61
0.74
0.82
0.93
0.86
0.95
0.95
0.97
0.98
L-kutusu
T200
T400
J-Halkası
T600
18.12 38.32
4.33 10.47 13.5
2.05 4.81 8.61
1.12 2.82 5.79
0.49 1.05 1.63
1.13
2.6
7.19
1.04 1.76
4.2
0.51 1.06 2.04
0.26
0.7
1.36
0.26 0.63 1.08
1.26 4.16 10.3
0.72 2.08 5.19
0.48 1.18 2.47
0.29 1.05 2.25
0.44 0.94 1.64
0.6
1.53 3.89
0.58 1.31 2.52
0.3
0.89 2.31
0.26 0.58 1.92
0.24 0.53 1.33
Çökmede
Çökmede
yayılma,
Bj
T500, sn
mm
365
4.00
515
10.08
2.03
618
6.04
1.88
726
3.78
1.48
803
0.54
0.32
555
3.37
1.58
659
2.97
0.85
693
1.12
0.37
750
0.31
0.00
755
0.31
0.00
510
6.97
3.08
540
5.42
2.35
643
1.35
1.03
708
0.99
0.40
722
0.81
0.32
646
3.1
0.90
726
1.73
0.53
731
1.66
0.27
808
0.36
0.25
809
0.31
0.03
Doldurma
Kutusu
Geçebilme
oranı, %
50
61.1
77.9
85.3
100
70
90.9
95.6
100
100
73.6
80.8
94.4
98
100
90.6
95
95.9
97.5
100
Ukutusu
h1-h2,
mm
325
41
28
19
2
22
16
15
9
4
48
48
16
12
4
13
10
5
5
2
Kırmataşla üretilen serilerde bu süreler su-toz oranının artmasıyla azalmıştır. Su-toz
oranı 0.28’de T200 süresi 18.12 sn iken, 0.38 su-toz oranında bu süre 0.49 sn’ye
74
düşmüştür. Benzer durumlar hafif agregalarla üretilen serilerde de gözlenmesine
rağmen seriler arasındaki süre farkı kırmataşla üretilen serilerinki kadar fazla
değildir. Ayrıca, sabit su-toz oranında farklı agregalı seriler karşılaştırıldığında,
geçebilme yeteneğine en fazla sahip olandan en aza doğru diyatomitli seriler,
pomzalı seriler, tüflü seriler ve kırmataşla üretilen seriler olduğu görülmektedir.
Kırmataşa göre daha hafif olan diyatomit, pomza ve tüf agregaları kendiliğinden
yerleşen harç tarafından kırmataş agregasına göre daha kolay taşınabilmekte ve
donatılar arasından daha rahat geçebilmektedir. Agregaların birim hacim ağırlıkları
kadar yüzey yapıları ve agrega yüzeyinde su tutma özelikleri de agregalar arasındaki
iç sürtünmeyi azaltmış, KYB’nin geçebilme yeteneğini olumlu yönde etkilemiştir.
L-kutusu deneyinden belirlenen diğer özelik de L-kutusundaki KYB’nin yükseklik
farklarından (h2/h1) dolayı elde edilen geçebilme oranlarıdır. Şekil 4.3’te su-toz
oranıyla ilişkili olarak KYB’nin L-kutusunda geçebilme oranlarının değişimi
görülmektedir. Genel olarak şartnamelerde L-kutusundaki geçebilme oranının %
80’nin üzerinde olması istenmektedir. Kırmataşla üretilen KYB’ler L-kutusunda
L-kutusu geçebilme oranı.
ancak 0.37 su-toz oranından sonra % 80 oranında geçebilme yeteneğine sahiptirler.
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
0.28
Kırmataş
Pomza
Tüf
Diyatomit
0.30
0.32
0.34
0.36
0.38
Su-toz oranı
Şekil 4.3. Su-toz oranı ile ilişkili olarak L-kutusu geçebilme oranlarının değişimi
En düşük su-toz oranında kırmataşla üretilen serilerin L-kutusunda geçebilme oranı
% 0 iken, hafif agregalarla üretilen serilerin aynı su-toz oranındaki geçebilme
75
oranları da pomza ve tüfle üretilen serilerde yaklaşık % 60; diyatomitle üretilen
serilerde de % 90 oranındadır. Diğer yandan hafif agrega olmasına rağmen tüfle
üretilen serilerde de benzer durum gözlenmiştir. 0.34 su-toz oranı tüf agregalarının
etrafının su filmiyle tamamen çevrilip agregalar arasındaki iç sürtünmeyi azaltmak
için yeterli olmadığı belirtilebilir. Ayrıca birim ağırlık açısından da tüf, gözenekli
agregalar içerisinde diğerlerine göre daha fazla birim ağırlığa sahiptir. Pomza
agregasıyla üretilen serilerde de geçebilme oranının % 80 üzerinde olabilmesi için
gerekli olan en az su-toz oranı 0.31’dir. Diyatomitle üretilen serilerin tamamı Lkutusu deneyinde % 90 geçebilme oranına sahip oldukları görülmüştür. Bunun
nedeni de diyatomit agregalarının hafifliğinden dolayı kendiliğinden yerleşen harç
tarafından kolaylıkla taşınabilmesi ve donatılar arasından daha kolay geçebilmesidir.
Geçebilme yeteneğinin belirlenmesinde kullanılan bir diğer deney yöntemi de
sınırlandırılmış çökmede yayılma deneyi olup, bu deney sonucunda elde edilmiş olan
bloklaşma indeksi Şekil 4.4’te sunulmuştur. Bloklaşma indeksi, sınırlandırılmış
çökmede yayılma deneyinde halka içerisinde bloklaşmadan dolayı kalan beton
oranının deneyde kullanılan toplam beton miktarına oranıdır. Diğer bir ifadeyle
bloklaşma miktarının bir göstergesidir. Bloklaşma indeksinin yüksek olması,
bloklaşma miktarının fazla olduğunu; buna karşın bloklaşma indeksinin düşük
değerler alması da betonun bloklaşmadan daha kolay yayılabildiğini göstermektedir.
Üretilen serilerin hepsinde en fazla bloklaşma oranı en düşük su-toz oranında elde
edilmiştir. Su-toz oranının artmasıyla agregalar arasındaki içsel sürtünme azalmış ve
eşik kayma gerilmeleri daha kolay aşılarak bloklaşma oranı azalmıştır. Su-toz oranı
0.38’de neredeyse tüm serilerin bloklaşma oranı “0” a yaklaşmıştır. Özellikle hafif
agregalarla üretilen serilerde 0.36 su-toz oranından itibaren betonlarda hiç bloklaşma
olmamıştır. Agregalar arasında yine en fazla bloklaşma oranı kırmataşlarda
görülürken, en az bloklaşma oranı da diyatomitle üretilen KYB’lerde elde edilmiştir.
Geçebilme oranı üzerine gerçekleştirilen deneyler arasındaki ilişkinin ortaya konması
amacıyla bloklaşma indeksi ve L-kutusu geçebilme oranları ilişkilendirilmiştir (Şekil
4.5). Đki özelik arasında yüksek derecede belirlilik katsayısına sahip (R2 = 0.8803)
76
doğrusal bir bağıntı olduğu görülmüştür. Dolayısıyla L-kutusu deneyi yapılarak
J-halkası bloklaşma indeksi, Bj
KYB’lerin geçebilme oranından betonun J-kutusu bloklaşma oranı da elde edilebilir.
4
Kırmataş
Pomza
Tüf
Diyatomit
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
0.28
0.30
0.32
0.34
0.36
0.38
Su/toz oranı
J-halkası bloklaşma indeksi, Bj
Şekil 4.4. Su-toz oranı ile ilişkili olarak bloklaşma indeksinin değişimi
5
4.5
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
0.00
y = -4.3943x + 4.4566
2
R = 0.8803
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
L-kutusu geçebilme oranı
Şekil 4.5. L-kutusu geçebilme oranı ve bloklaşma indeksi arasındaki ilişki
Şekil 4.6’da kırmataşla üretilen kendiliğinden yerleşen betonların serbest çökmede
yayılma ile sınırlandırılmış çökmede yayılma deney sonuçları karşılaştırılmıştır.
Ayrıca aynı şekilde, her iki çökmede yayılma deneyinde ölçülen T500 süreleri
77
arasındaki farklar da görülmektedir. ERMCO (2005) tarafından J-halkasında
çökmede yayılma değeri için bir sınır değer önerilmemekle birlikte yine
kendiliğinden yerleşen beton için hazırlanmış olan Alman şartnamelerinde
(Richtlinie, 2004) sınırlandırılmış çökmede yayılma değerinin 650 mm’den daha
fazla olması ve aynı betonla gerçekleştirilen serbest çökmede yayılma değeri ile
arasındaki farkın 50 mm’yi geçmemesi önerilmektedir. Norveç şartnamesinde de
(Norsk Betonforening, 2002) J-halkası çökmede yayılma değerinin kolon ve perde
duvarda kullanılacak olan KYB’de 580 ile 730 mm; döşemede kullanılacak betonlar
için de 480 ile 630 mm arasında kalması önerilmiştir. Kırmataşla üretilen serilerde
serbest çökmede yayılma ile sınırlandırılmış çökmede yayılma değerleri arasındaki
fark en fazla 73 mm olarak 0.28 su-toz oranında üretilen serilerde elde edilmiştir. Sutoz oranının artmasıyla iki yayılma değeri arasındaki fark azalmıştır. T500 süreleri
incelendiğinde, 0.28 su-toz oranında yayılma değeri 500 mm’ye ulaşmadığı için
belirtilen süre alınamamıştır. Su-toz oranı arttırıldığında T500 süreleri alınabilmiştir.
Ancak düşük su-toz oranlarında iki deneyde alınan süreler arasındaki fark çok
12
900
800
10
700
600
500
400
300
200
100
0
0.28
8
6
4
serbest yayılma
J-yayılma
serbest T500
J- T500
T500 süresi, sn
Çökmede yayılma, mm
fazladır. Su-toz oranının artmasıyla T500 süreleri arasındaki fark 0’a doğru azalmıştır.
2
0
0.30
0.32
0.34
0.36
0.38
Su-toz oranı
Şekil 4.6. Kırmataşlı KYB’lerin çökmede yayılma ve T500 sürelerinin değişimi
Hafif agregalı KYB’lerin sınırlandırılmış ve serbest çökmede yayılma değerleri de
kırtmataş serilerin deney sonuçlarıyla benzerlik göstermiştir. Pomza, tüf ve
78
diyatomitle üretilen serilerin J-halkası ve serbest çökmede yayılma değerleri
arasındaki ilişki sırasıyla Şekil 4.7, 4.8 ve 4.9’da verilmiştir. Hafif agregalı serilerin
hepsinde de her iki çökmede yayılma değerleri arasındaki fark 50 mm’den daha
düşüktür. Sadece 0.28 su-toz oranında tüfle üretilen serilerde çökmede yayılma
değerleri arasındaki fark yaklaşık 60 mm’dir. Su-toz oranının artmasıyla birlikte tüm
900
4
800
700
3.5
3
600
500
400
300
200
100
0
0.28
2.5
2
1.5
serbest yayılma
J-yayılma
serbest T500
J-T500
1
T500 süresi, sn
Çökmede yayılma, mm.
hafif agregalarla üretilen serilerde yayılma değerleri arasındaki fark da azalmıştır.
0.5
0
0.30
0.32
0.34
0.36
0.38
Su-toz oranı
800
8
700
7
600
6
500
5
serbest yay.
J-yayılma
serbest T500
J-T500
400
300
200
4
3
2
100
1
0
0
0.28
0.30
0.32
0.34
0.36
0.38
Su-toz oranı
Şekil 4.8. Tüflü KYB’lerin çökmede yayılma ve T500 sürelerinin değişimi
79
T500 süresi, sn
Çökmede yayılma, mm.
Şekil 4.7. Pomzalı KYB’lerin çökmede yayılma ve T500 sürelerinin değişimi
Bununla birlikte, en fazla T500 süreleri hafif agregalar içerisinde daha az yayılma
değerine sahip olan ve tüfle üretilen serilerde elde edilmiştir. Pomza ve diyatomitle
üretilen serilerdeki T500 süreleri arasındaki fark tüfle üretilen serilerinkine göre daha
azdır. Tüfle üretilen serilerde en fazla T500 süresi yine en düşük su-toz oranında 5 sn
olarak elde edilmiş olup kırmataşla üretilen serilere benzerdir. Pomza ve diyatomitle
üretilen serilerde ise T500 süreleri arasındaki fark 1 ile 1.5 sn arasında değişmektedir.
En düşük su-toz oranında en fazla süre farkının görülmesinin nedeni, düşük su-toz
oranlarında viskozite değerinin daha yüksek olmasıdır. Yüksek viskozite nedeniyle
kendiliğinden yerleşen betonların geçebilme yetenekleri azalmış ve bu nedenle T500
900
3.5
800
3
700
serbest yay.
J-yayılma
serbest T500
J-T500
600
500
400
2
1.5
300
1
200
0.5
100
0
0.28
2.5
T500 süresi, sn
Çökmede yayılma, mm.
süreleri arasındaki fark özellikle düşük su-toz oranlarında yüksek değerler almıştır.
0.30
0.32
0.34
0.36
0
0.38
Su-toz oranı
Şekil 4.9. Diyatomitli KYB’lerin çökmede yayılma ve T500 sürelerinin değişimi
Sık donatılar arasından betonun geçebilme oranı Kajima kutusu deney yöntemiyle de
elde edilmiş olup, deney sonuçları Şekil 4.10’da sunulmuştur. EFNARC komitesi
tarafından 2002 yılında yayımlanan şartnameye göre Kajima kutusunda elde edilen
geçme oranının % 90 - 100 arasında olması önerilmiştir. Seriler arasında en düşük
geçme oranı yine L-kutusundaki geçme oranında olduğu gibi kırmataşla en düşük sutoz oranında üretilen serilerde elde edilmiştir. Bununla birlikte hem kırmataşla
üretilen hem de hafif agregalarla üretilen serilerin geçebilme oranları su-toz oranının
80
artmasıyla yükselmiştir. Su-toz oranı 0.38’de üretilen tüm serilerin geçebilme
oranlarının % 100 olduğu görülmektedir. Agrega tipi dikkate alındığında, hafif
agregaların kullanılması durumunda, pomza, tüf ve diyatomitin birim ağırlıkları
kırmataşa göre daha az olduğundan harç tarafından bu agregalar daha kolay taşınarak
sık donatılar arasından daha kolay geçebilmişlerdir. Böylece geçebilme oranları
kırmataşla üretilen serilere göre artmıştır. Hafif agregalar içerisinde birim ağırlığı en
düşük olan agrega diyatomit olduğu için seriler arasında en fazla geçebilme oranı da
bu serilerde elde edilmiştir. Su-toz oranı 0.28’de pomza ve tüfle üretilen serilerin
geçebilme oranları yaklaşık olarak % 70 iken, diyatomitle aynı su-toz oranında
üretilen serilerin geçebilme oranları % 90’dır. Dolayısıyla agregaların birim
ağırlıklarının azalması ve yüzeylerinde su tutma yeteneklerinin artmasıyla birlikte bu
Geçebilme oranı, %
agregalarla üretilen KYB’lerin geçebilme yeteneklerinin oldukça arttığı gözlenmiştir.
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0.28
Kırmataş
Pomza
Tüf
Diyatomit
0.30
0.32
0.34
0.36
0.38
Su-toz oranı
Şekil 4.10. Su-toz oranı ile doldurma kutusu geçebilme oranlarının değişimi
U şeklindeki kutunun iki bölümü içerisindeki betonun yükseklik farkı da geçebilme
yeteneğinin bir göstergesi olup, farklı tipteki agregalarla üretilen kendiliğinden
yerleşen betonlara ait U-kutusu yüksekli farkı Şekil 4.11’de görülmektedir. Bu deney
yöntemiyle ilgili olarak uygun bir KYB tasarımı için hazırlanmış olan şartname veya
standartlarda herhangi bir sınır değer verilmemekle birlikte akıcılığın ve geçebilme
yeteneğinin göstergesi olarak yükseklik farkının “0” a yakın olması önerilmektedir.
81
U-kutusu yükseklik farkı, mm.
350
300
Kırmataş
Pomza
Tüf
Diyatomit
250
200
150
100
50
0
0.28
0.30
0.32
0.34
0.36
0.38
Su-toz oranı
Şekil 4.11. Su-toz oranı ile ilişkili olarak U-kutusundaki beton seviyesinin değişimi
U-kutusundaki en fazla yükseklik farkı tüm serilerde en düşük su-toz oranında
görülmüştür. Bununla birlikte su-toz oranının artmasıyla yükseklik farkı da “0” a
doğru yaklaşmıştır. Bunu nedeni de, su-toz oranının azalmasıyla kendiliğinden
yerleşen betonda viskozitenin artması ve böylece geçebilme yeteneklerinin
artmasıdır. Kırmataşla üretilen serilerin U-kutusu yükseklik farkları su-toz oranına
göre 330 ile 0 mm arasında değişirken, tüf ile üretilen serilerdeki U-kutusu yükseklik
farkı 50 ile 0 mm arasında; pomzalı serilerde yaklaşık 20 ile 0 mm; diyatomitli
serilerde ise 13 ile 0 mm arasında değişmiştir. Diğer geçebilme deneylerinde
görüldüğü gibi agrega tiplerinin etkisinin bu deneyde de benzer olduğu gözlenmiştir.
4.1.3. Ayrışmaya Karşı Direnç
Normal betona göre oldukça akıcı kıvama sahip olan KYB’lerin doldurma ve
geçebilme yeteneklerinin yanında üretimleri, taşınmaları ve kalıba yerleştirilmeleri
ve bitirme işlemleri sırasında KYB harcının agrega etrafını sararak kuşatması ve
agreganın harçtan ayrışmaması istenir. Bununla birlikte kendiliğinden yerleşen harç,
yayılırken de agregayı kolaylıkla taşıyabilmeli, yerleştikten sonra da özellikle iri
agregaların kalıpta aşağı doğru hareket etmesini önlemelidir. Tüm bu özeliklerin elde
edilebilmesi için de KYB’nin uygun bir ayrışma direncine sahip olması gereklidir.
82
Çizelge 4.3. KYB’nin ayrışma direncine ait taze beton deney sonuçları
KYB
Türü
KT serileri
P serileri
T serileri
D serileri
Su-toz
oranı
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
VT5,
sn
219.2
53.79
15.79
11.07
5.44
6.31
6.56
4.8
3.66
3.72
6.32
6.06
3.87
3.82
3.68
4.66
4.59
3.35
2.33
1.75
VT5-V, sn
74.2
15.32
2.11
0.26
1.84
0.24
0.71
1.02
0.73
0.53
0.54
1.39
0.39
1.1
1.26
0.47
0.45
0.43
0.46
0.43
Elek ayrışması,
%
0.2
1.0
1.67
2.04
11.89
0.8
5.4
13.2
25.1
40.7
0.5
2.7
10.7
19.0
38.5
1.0
8.2
12.9
20.4
31.9
KYB’nin ayrışmaya karşı direnci V-kutusuna konan betonun 5 dak bekletildikten
sonraki akış süresi ve KYB’nin 5 mm kare gözlü ekten geçen harç miktarıyla
belirlenmektedir. Çizelge 4.3’te normal agregalı ve hafif agregalı KYB’lere ait Vkutusu ve elek ayrışma oranı deney sonuçları sunulmuştur. EFNARC komitesi
(2002) tarafından 5 dak bekledikten sonra alınan V-kutusu akış süresinin ilk alınan
V-kutusu akış süresi arasındaki farkın en fazla 3 sn olması gerektiğini önermektedir.
Çizelge 4.3’te verilen ve kırmataş agregasıyla üretilmiş olan serilerin V-kutusu akış
süresi farkları incelendiğinde 0.28 ve 0.31 su-toz oranlarında en fazla süre farkının
olduğu görülmektedir. V-kutusu akış süreleri arasındaki fark su-toz oranının
artmasıyla önemli derecede azalmıştır. Bununla birlikte kırmataşlı serilerde 0.34 sutoz oranından sonra V-kutusu akış süresi farkı 3 sn’den daha azdır. Hafif
agregalardaki V-kutusu akış süre farkları da kırmataşlı serilerinkine benzer şekilde
genel olarak su-toz oranının artmasıyla azalmıştır. Ayrıca tüm hafif agrega tipleriyle
üretilen serilerde V-kutusu akış süreleri farkı 3 sn’den daha azdır. Ancak bazı
83
serilerde su-toz oranının artmasına rağmen V-kutusu akış süresinin az da olsa arttığı
görülmektedir. Bu artış genel olarak yüksek su-toz oranlarında elde edilmiştir.
Nedeni ise, akışkanlığı artan harç içerisindeki ve V-kutusunun aşağıdaki ağız
kısmına yakın olan iri agregaların ağırlıklarından dolayı bekleme süresinde aşağı
doğru hareket etmeleri ve V-kutusunun ağız kısmını az da olsa tıkamalarındandır. Bu
süre artışı birim ağırlığı diğerlerine göre daha fazla olan kırmataş agregası ve tüf
agregasına ait serilerde daha fazla olduğu görülmüştür. Dolayısıyla yüksek su-toz
oranlarında üretilen KYB’de kıvamın akıcı olmasından ayrışma riski daha yüksektir.
Elek ayrışma oranı, %
40
35
30
25
Kırmataş
Pomza
Tüf
Diyatomit
20
15
10
5
0
0.28
0.30
0.32
0.34
0.36
0.38
Su-toz oranı
Şekil 4.12. Su-toz oranı ile ilişkili olarak elek ayrışma oranının değişimi
Elek ayrışma deney sonuçları incelendiğinde (Şekil 4.12), 0.28 su-toz oranında
üretilen tüm serilerin ayrışma oranlarının yaklaşık % 0 olduğu; su-toz oranının
artmasıyla birlikte elek ayrışma oranının da arttığı gözlenmiştir. Bu artış miktarı
agrega tipine bağlı olarak değişmiştir. Kırmataşla üretilen serilerde su-toz oranının
0.28’den 0.38’e yükselmesiyle ayrışma oranı yaklaşık olarak % 0 ile % 12 arasında
değişim göstermiştir. Aynı su-toz oranları için ayrışma oranları tüfle üretilen
serilerde % 0.5 ile 40; pomzayla üretilen serilerde % 0.8 ile 40; diyatomitli serilerde
de % 1 ile 32 oranında değerler aldığı görülmüştür. EFNARC komitesi (2002)
tarafından elek ayrışma oranı için % 15 ile 30 arasında kalması önerilirken, ERMCO
(2005)’ya göre de ayrışma oranı % 15 ile 20 oranları arasındaki ayrışma miktarına
sahip olan KYB’ler SR1 sınıfında yer alırken, % 15’ten daha az ayrışmaya sahip
84
olanlar da SR2 sınıfında yer almaktadır. Bununla birlikte % 5 ten daha az ayrışma
oranına sahip olan betonlar aşırı ayrışma direncine sahip olup, kalıba yerleştirilmeleri
sırasında bloklaşmaları oldukça yüksektir. Diğer yandan % 30’dan daha fazla
ayrışma oranına sahip olmaları da ayrışma riskini arttırmaktadır. Kırmataşla üretilen
serilerin 0.34 su-toz oranına kadar olanları yüksek ayrışma direncine sahip olup,
bloklaşma riskleri oldukça yüksektir. Diğer yandan tüm kırmataşla üretilen seriler
SR2 sınıfında yer almaktadırlar. Hafif agregalarla üretilen serilerin ayrışma oranları
kırmataşla üretilen serilerinkine göre daha fazladır. Ancak sadece 0.36 su-toz
oranından sonra % 25 oranını aşmışlardır. Bu durumda hava sürükleyici katkının
hafif agregaların etrafını sararak harç içerisinden ayrılmasını, harcın elekten akarak
hafif agregaların elek üzerinde kalmasını önlemiştir. Su-toz oranı 0.36’da hafif
agregalarla üretilen seriler SR1 sınıfında yer alırken, 0.28 ile 0.34 su-toz oranları
arasında hafif agregalarla üretilen seriler de SR2 sınıfında yer aldıkları gözlenmiştir.
4.2. Sertleşmiş Beton Deneyleri ile Đlgili Bulgular ve Tartışma
Farklı karakteristik özeliklere sahip hafif agregalarla üretilmiş olan KYB’lerin
sertleşmiş beton özelikleri olarak mekanik özelikleri, fiziksel özelikleri ve
dayanıklılık özelikleri farklı deney yöntemleriyle belirlenmeye çalışılmıştır. Farklı
agregalarla üretilmiş KYB’lerin deney sonuçları karşılaştırılarak değerlendirilmiştir.
4.2.1. Hafif Agrega Türü ve Su-toz Oranının KYB’de Mekanik Özeliklere Etkisi
4.2.1.1. Basınç Dayanımı
KYB’nin mekanik özelikleri kapsamında betonun farklı yaşlardaki basınç ve yarma
dayanımı gibi dayanım özelikleri dikkate alınmıştır. Bununla birlikte her bir seriye
ait
betonarın
elastisite
modülleri
belirlenerek
basınç
dayanımlarıyla
ilişkilendirilmiştir. Betonların basınç ve yarma dayanımları agrega özeliklerinin yanı
sıra su-toz oranıyla da değişmektedir. Bu nedenle, hafif ve normal agregalı
KYB’lerin dayanımları hem agrega tipi hem de su-toz oranına göre incelenmiştir.
Basınç dayanımına ait deney sonuçları beton yaşına göre Çizelge 4.4’te sunulmuştur.
85
Çizelge 4.4. KYB’nin basınç dayanımı deney sonuçları
KYB
türü
KT
P
T
D
Su- Küp basınç dayanımı (σk), MPa Karakteristik Silindirdayanım (fck) küp oranı
toz
3 gün 7 gün 28 gün 90 gün
(σs/σk)
oranı
(σs), MPa
34.96 46.12 51.25
60.93
0.28
51.12
0.99
(0.68) (0.90) (1.00)
(1.19)
34.83 42.98 48.99
58.77
0.31
48.76
0.99
(0.71) (0.88) (1.00)
(1.20)
31.04 41.86 48.53
57.09
0.34
46.88
0.97
(0.64) (0.86) (1.00)
(1.18)
31.70 41.62 45.48
52.20
0.36
44.07
0.97
(0.70) (0.92) (1.00)
(1.15)
27.10 36.37 42.26
45.79
0.38
39.36
0.93
(0.64) (0.86) (1.00)
(1.08)
15.08 23.31 24.60
27.68
0.28
23.98
0.97
(0.61) (0.95) (1.00)
(1.13)
24.79
14.93 18.43 21.39
21.07
0.98
0.31
(1.16)
(0.70) (0.86) (1.00)
12.56 17.64 19.54
22.06
0.34
18.81
0.96
(0.64) (0.90) (1.00)
(1.13)
10.34 14.66 18.27
21.28
0.36
17.1
0.94
(0.57) (0.80) (1.00)
(1.16)
8.81 11.36 16.88
20.62
0.38
15.34
0.91
(0.52) (0.67) (1.00)
(1.22)
16.10 18.49 22.41
25.09
0.28
22.25
0.99
(0.72) (0.82) (1.00)
(1.12)
11.37 17.13 21.10
23.26
0.31
20.97
0.99
(0.54) (0.81) (1.00)
(1.10)
10.24 16.10 18.66
20.88
0.34
18.17
0.97
(0.55) (0.86) (1.00)
(1.12)
9.66 13.95 17.43
19.57
0.36
17.33
0.99
(0.55) (0.80) (1.00)
(1.12)
8.94 13.01 15.88
17.32
0.38
15.30
0.96
(0.56) (0.82) (1.00)
(1.09)
9.97 17.21 19.49
21.55
0.28
14.55
0.75
(0.51) (0.88) (1.00)
(1.11)
8.52 14.32 16.31
20.29
0.31
13.99
0.86
(0.52) (0.88) (1.00)
(1.24)
7.52 13.33 14.49
18.47
0.34
12.73
0.88
(0.52) (0.92) (1.00)
(1.27)
6.47 11.99 13.65
17.89
0.36
12.63
0.92
(0.47) (0.88) (1.00)
(1.31)
5.70
9.64
12.91
14.88
0.38
12.39
0.96
(0.44) (0.75) (1.00)
(1.15)
Elastisite
modülü,
GPa
39.13
33.52
27.53
25.70
23.26
18.01
17.06
12.50
11.43
5.04
11.04
10.65
9.12
7.92
6.53
9.39
8.08
5.80
4.32
3.86
Çizelge 4.4’te ayrıca silindir numuneler üzerinden ölçülen gerilme-şekil değiştirme
eğrilerinden belirlenmiş olan elastisite modülleri de yer almaktadır. Küp
numunelerde elde edilen basınç dayanımlarına ait deney sonuçlarının altında
86
parantez içinde verilen değerler de, her serinin 28 günlük deney sonuç değerine göre
dayanım kazanma oranlarını göstermektedir. Buna göre 28 günlük numunelerin
dayanım değeri 1.00 olarak kabul edilmiştir. 3, 7 ve 90 günlük basınç dayanım
değerleri de 28 günlük dayanım değerine oranlanarak dayanım oranları bulunmuştur.
Yine taze beton özeliklerinde olduğu gibi sertleşmiş beton özeliklerinin
sunulmasında
da
farklı
agregalarla
üretilen
KYB’ler
farklı
harflerle
simgelenmişlerdir. Çizelge 4.4’te verilen KT harfleri kırmataşla üretilen KYB’leri
simgelemekte; P, harfi pomza agregasıyla üretilen; T harfi tüf agregasıyla üretilen ve
D harfi de diyatomit agregasıyla üretilen KYB’leri göstermektedir. Çizelge 4.4’te
verilen bir diğer özelik de farklı agregalarla üretilmiş olan KYB’lerin 28 günlük
karakteristik basınç dayanımları ile bu dayanım değerlerinin 28 günlük küp
dayanımlarına oranlarıdır. Karakteristik basınç dayanımları gerilme-birim kısalma
değerlerinin ölçüldüğü silindir numunelerin sahip oldukları en yüksek gerilme
değerleridir. Gerilme-birim kısalma okumaları sırasında silindir numunelere
uygulanan basınç yükleme hızı, küp numunelere uygulanan yükleme hızı ile aynıdır.
Erdoğan (2003) normal betonlar için 28 günlük Ø150 x 300 mm numune
dayanımıyla, 150 mm’lik numuneler arasındaki dayanım oranının (σs/σk) 0.77 ile
0.96 arasında değiştiğini belirtmiştir. KYB için de bu değerlerin 0.75 ile 0.99
arasında agrega türüne göre değiştiği görülmüştür. Normal betonların farklı kalıplara
yerleştirilmesi sırasında vibrasyon uygulanmakta ve normal betonların üretiminde
KYB’ye göre daha fazla su-çimento veya su-bağlayıcı oranı kullanılmaktadır.
Dolayısıyla, normal beton üretiminde kullanılan su-çimento oranı ve vibrasyon
uygulama tekniği ve süresine bağlı olarak agregaların beton içerisinde homojen
dağılımı tam olarak sağlanamamakta, bu nedenle de özellikle daha fazla hacme sahip
numunelerde kusur oranı artmaktadır. Kusur oranının artmasıyla silindir ve küp
numunelerde elde edilen dayanımlar arasında farklılıklar olmaktadır. Genel olarak
silindir dayanımı küp dayanımından daha düşük olduğu literatürde belirtilmektedir.
Kendiliğinden yerleşen betonlarda ise hem su-toz oranı normal betona göre çok daha
düşük hem de vibrasyon uygulama yapılmaması nedeniyle agregalar beton içerisinde
87
normal betona göre çok daha homojen bir şekilde dağılmaktadır. Dolayısıyla
özellikle fazla hacme sahip kalıplara yerleştirilen kendiliğinden yerleşen betonların
kusur oranı da normal betondakine göre oldukça azalmaktadır. Böylece KYB’de
kalıp şekli farklı olmasına rağmen silindirik ve küp şeklindeki numunelerin basınç
dayanım değerleri birbirlerine oldukça yakındır (Domone, 2007). Ancak su-toz
oranının artmasıyla 0.99 olan silindir-küp dayanım oranları 0.91’e kadar azalmıştır.
Bu azalma da, artan su-toz oranı nedeniyle KYB’nin akıcılığının artması veya
viskozitesinin azalmasından dolayı agregalar beton içerisinde düşük su-toz oranında
üretilen KYB’lere göre daha az homojen dağılarak betonda kusur oranını
arttırmalarından dolayı oluşmuştur. Bu durumun normal agregalı seriler ve diyatomit
haricindeki pomza ve tüf agregalarıyla üretilen seriler için aynı olduğu gözlenmiştir.
Diyatomit agregalarının diğer hafif agregalara göre daha kırılgan yapılarından dolayı
silindir numunelerde kusur miktarını arttırıp, en düşük su-toz oranlarında bile düşük
dayanım değerleri elde edilmesine neden olmuştur. Diyatomitle üretilen serilerde, sutoz oranı 0.28 ile 0.38 arasında değişen serilerin karakteristik dayanımları 14.5 ile
12.4 MPa arasında değerler alıp önemli derecede değişmediği görülmektedir.
Bununla birlikte küp basınç dayanımları 19.5 ile 12.9 MPa arasında değerler almıştır.
Kırmataş agregasıyla üretilmiş olan KYB’lerin basınç dayanımlarının beton
yaşına göre değişimi Şekil 4.13’te verilmiştir. Beton yaşının 3 günden 90 güne
artmasıyla birlikte betonların basınç dayanımı da tüm su-toz oranlarında arttığı
gözlenmiştir. Özellikle düşük su-toz oranlarında betonların 7 günlük dayanım
değerleri, 28 günlük dayanım değerlerinin % 86 ile 90’ı arasında olduğu
görülmüştür. Üç günlük basınç dayanım değerleri de 28 günlük dayanımın % 65-70
oranları arasında yer almıştır. Üç ve 7 günlük beton numunelerde görülen hızlı
dayanım gelişiminin nedeni yüksek miktarda su miktarını azaltarak çimento
tanelerinin beton içerisinde homojen şekilde dağılmasını sağlayarak hidratasyonu
hızlandıran süper akışkanlaştırıcı katkılardan dolayıdır. Bu kimyasal katkılar
sayesinde beton karışım suyu yüksek oranda azaltılabilmektedir. Böylece beton
üretimini takiben 7. günde dahi 28 günlük dayanım değerinin % 90’ına kadar
88
ulaşılabilmiştir. Su-toz oranının artmasıyla özellikle ilk yaşlardaki basınç dayanımı
gelişimi düşük su-toz oranında görülen basınç dayanımı artışına göre yavaşlamıştır.
Basınç dayanımı, MPa
70
60
50
40
30
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
20
10
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Beton yaşı, gün
Şekil 4.13. Kırmataşla üretilen KYB’lerin basınç dayanımlarının değişimi
Kırmataşla üretilen normal betonlardaki 7 günlük dayanım gelişimi yaklaşık olarak
% 65 ile 70 arasında değişmektedir. Dolayısıyla su-toz oranının normal betondakine
göre yüksek miktarda azaltılmasıyla ve süper akışkanlaştırıcı kimyasal katkının
çimento taneciklerinin etrafını sararak homojen bir şekilde dağılmalarını sağlaması
sonucunda hidratasyon ürünleri ilk yaşlarda oldukça hızlı gelişmektedir. Betonların
90 günlük dayanım gelişimi de ilk günde görülen dayanım gelişimine göre daha
yavaşlamış olup, 28 günlük basınç dayanımının % 110 ile 120’si arasındadır. Su-toz
oranı 0.28’de üretilen serilerin 28 günlük basınç dayanımı 51 MPa iken, su-toz
oranının 0.38’e arttırılmasıyla, 28 günlük basınç dayanımı da 42.3 MPa kadar
azalmıştır. Su-toz oranının artmasıyla basınç dayanımlarında azalmalar görülmüştür.
Pomza, tüf ve diyatomit hafif agregalarıyla üretilmiş olan KYB’lerin basınç
dayanımlarının zamana göre değişimi, sırasıyla Şekil 4.14, 4.15 ve 4.16’da
görülmektedir. Kırmataşla üretilen kendiliğinden yerleşen betonlarda olduğu gibi,
hafif agregalı betonların tümünde de ilk yaşlardaki dayanım artışları normal
89
betonlara göre daha yüksektir. Ancak kırmataşla üretilen serilere göre 3 günlük
dayanım gelişimleri yüksek su-toz oranlarında daha azdır. Kırmataşla üretilen
serilerde 3 günlük dayanım artışları 28 günlük numunelerin dayanımlarına göre % 65
ile 70 oranları arasında değişirken, hafif agregalarla üretilen serilerdeki 3 günlük
dayanım artışı % 50 ile 70 arasında değiştiği gözlenmiştir. Su-toz oranın artmasıyla
hafif agregalarla üretilen serilerdeki dayanım artışının daha az olduğu görülmüştür.
90 günlük serilerin dayanım artış oranları kırmataşla üretilen serilerinkine benzer
olup, genel olarak % 110 oranındadır. Dayanım gelişimi oranı agrega türüne göre de
değişim gösterdiği görülmüştür. Kırmataşlı serilerinkine benzer şekilde zamana bağlı
olarak oluşan dayanım gelişiminin su-toz oranının artmasıyla azaldığı gözlenmiştir.
Basınç dayanımı, MPa
30
25
20
15
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
10
5
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Beton yaşı, gün
Şekil 4.14. Pomzayla üretilen KYB’lerin basınç dayanımlarının değişimi
Pomza agregasıyla 0.28 su-toz oranında üretilen serilerin 3-90 günlük basınç
dayanımları yaklaşık olarak 15 ile 28 MPa arasında değerler almıştır. Su-toz oranının
0.38’e yükseltilmesiyle pomzalı kendiliğinden yerleşen betonların aynı zaman
aralığındaki basınç dayanımları 8 ile 20 MPa arasında değerler almıştır (Şekil 4.14).
En düşük su-toz oranında tüf agregasıyla üretilen kendiliğinden yerleşen betonların
3-90 günlük basınç dayanımları 16 ile 25 MPa arasında değeler almıştır (Şekil 4.16).
90
Su-toz oranının en yüksek değeri almasıyla, tüf agregalı KYB’lerde 3 ile 90 gün
arasındaki betonların basınç dayanımlarının da 9 ile 17 MPa arasında değiştiği
görülmüştür. Tüf agregasıyla üretilen serilerin zamana göre basınç dayanımlarının
pomzayla üretilen serilerin dayanım değerlerine oldukça yakın olduğu görülmüştür.
Basınç dayanımı, MPa
30
25
20
15
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
10
5
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Beton yaşı, gün
Şekil 4.15. Tüfle üretilen KYB’lerin basınç dayanımlarının değişimi
Basınç dayanımı, MPa
25
20
15
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
10
5
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Beton yaşı, gün
Şekil 4.16. Diyatomitle üretilen KYB’lerin basınç dayanımlarının değişimi
91
Diyatomit agregasıyla üretilen serilerin basınç dayanımlarının zamana göre değişimi
Şekil 4.16’da görülmektedir. Diğer hafif agregalarla üretilen serilerde elde edilen
zamana göre basınç dayanımı artışı, ilk 3 günde % 50 ile 70 oranları arasında
değişmekteydi. Diyatomitli serilerde ise bu oran daha da düşerek % 45 ile 50 oranları
arasında olduğu görülmüştür. Tüm serilerde ortak olan faktör harç olduğuna göre,
dayanım gelişimini etkileyen en önemli etken agregaların dayanımıdır. Serilerde
kullanılan agregalar içerisinde en kırılgan veya düşük dayanımlı olanı diyatomittir.
Dolayısıyla KYB serileri içerisinde en düşük dayanımlar da diyatomitle üretilen
serilerde elde edilmiştir. Üç ile 90 günlük diyatomitli serilerin basınç dayanımları en
düşük su-toz oranında 9 ile 22 MPa arasında değişirken, su-toz oranının 0.38’e
Basınç dayanımı, MPa
arttırılmasıyla basınç dayanımlarının 5.7 ile 15 MPa arasında değerler aldığı görüldü.
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Kırmataş
Tüf
0.28
0.31
0.34
0.36
Pomza
Diyatomit
0.38
Su-toz oranı
Şekil 4.17. Su-toz oranına göre 28 günlük basınç dayanımlarının değişimi
Tüm serilerin 28 günlük basınç dayanımlarının su-toz oranıyla değişimi Şekil
4.17’de verilmiş olup, burada ayrıca agrega türünün basınç dayanımı üzerindeki
etkisi de görülmektedir. Betonların basınç dayanımlarının KYB üretiminde
kullanılan iri agregaların dayanımlarıyla doğrudan ilişkili olduğu görülmüştür.
Ayrıca normal agregalı betonlarda agreganın dayanımı harcın dayanımından daha
yüksek olduğundan, beton üzerine gelen yükü harçlar iletip agregalar taşımaktadır.
Ancak hafif agregalı betonlarda agregaların dayanımlarının harç dayanımından daha
92
düşük olmasından dolayı bu durum tam tersinedir. Yani beton üzerine gelen yükü
ileten agregalar, taşıyan ise harçtır. Dolayısıyla hafif agregalarla üretilen betonların
dayanımları normal agregayla üretilen betonlardan daha düşük olmaktadır. Bir diğer
faktör de agregaların yüzey yapılarıdır. Hafif agregaların gözenekli yapılarından
dolayı agrega-çimento hamuru ara yüzünde iyi bir kenetlenmenin olması beklenir.
Bu durum hafif agreganın gözenek yapısına göre değişerek dayanımı etkileyecektir.
Pomza agregalarının yüzey yapıları yarı açık gözeneklere sahip olduğundan
yüzeylerinde bulunan serbest suyu kolay bırakırlar ve agrega-çimento hamuru
arayüzeyinde hidratasyon ürünlerinin oluşmasını sağlayarak kenetlenmeyi arttırırlar.
Ancak diyatomit de gözenekli bir yapıya sahip olmasına rağmen, su emmesi ve
emdiği suyu yüzeyinde tutmasından dolayı arayüzeyde pomza agregasındakinden
daha az hidratasyon ürünlerinin oluşmasına neden olamaktadır. Bu durumda agregaçimento arayüzey bölgesinde daha zayıf kenetlenme olmasına neden olmaktadırlar.
Pomza, tüf ve diyatomitle üretilen KYB’lerin 28 günlük basınç dayanımları da
kırmataşla üretilen betonların basınç dayanımlarından oldukça düşük olduğu
gözlenmiştir (Şekil 4.17). Su-toz oranı 0.28 olan kırmataşla ve hafif agregalarla
üretilen serilerin dayanımları arasındaki fark yaklaşık olarak % 50 iken, su-toz
oranının artmasıyla aradaki fark da artmıştır. Hafif ve normal agregayla üretilen
serilerin dayanımları arasındaki farkın bu kadar fazla olmasında, hafif agregaların
karışım içerisinde homojen dağılımlarının sağlanması amacıyla karışıma ilave edilen
hava sürükleyici katkının da etkisi oldukça büyüktür. Topçu ve Uygunoğlu (2008)
hava sürükleyici katkı kullanmadan benzer granülometriye sahip pomza ile ürettikleri
hafif agregalı KYB’lerin 28’inci günde yaklaşık 35 MPa basınç dayanımına sahip
olduklarını belirtmişlerdir. Şekil 4.17’de en düşük su-toz oranında pomzayla üretilen
serilerin basınç dayanımı da 25 MPa’dır. Dolayısıyla hava sürükleyici katkı
ilavesiyle pomzalı KYB’lerin dayanımlarında yaklaşık % 25 oranında bir azalma
elde
edilmiştir.
Hafif
agregalarla
üretilen
seriler
kendi
aralarında
değerlendirildiklerinde, en fazla basınç dayanımı pomzayla üretilen serilerde; en
düşük dayanımlar da diyatomitle üretilen serilerde elde edilmiştir. Burada
agregaların dayanımları en etkili faktör olup, agregaların aşınma dayanımları bu
93
konuda oldukça önemli fikir vermektedir. Agregaların aşınma dayanımları
incelendiğinde, en düşük aşınma dayanımı diyatomit agregasında elde edilmiştir.
Dolayısıyla diyatomitle üretilen serilerin basınç dayanımları da diğer agregalarla
üretilen serilerin basınç dayanımlarına göre çok düşük değerlerler aldığı görülmüştür.
60
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
Gerilme, MPa
50
40
30
20
10
0
0
0.003
0.006
0.009
0.012
0.015
0.018
Şekil değiştirme
Şekil 4.18. Kırmataşla üretilen KYB’lerde gerilme-şekil değiştirme işi
30
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
Gerilme, MPa
25
20
15
10
5
0
0
0.0021
0.0042
0.0063
Şekil değiştirme
Şekil 4.19. Pomzayla üretilen KYB’lerde gerilme-şekil değiştirme işi
94
0.0084
25
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
Gerilme, MPa
20
15
10
5
0
0
0.001
0.002
0.003
0.004
0.005
Şekil değiştirme
Şekil 4.20. Tüfle üretilen KYB’lerde gerilme-şekil değiştirme işi
16
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
Gerilme, MPa
14
12
10
8
6
4
2
0
0
0.002
0.004
0.006
0.008
0.01
0.012
Şekil değiştirme
Şekil 4.21. Diyatomitle üretilen KYB’lerde gerilme-şekil değiştirme işi
KYB’lerin basınç altındaki gerilme-birim kısalma değerlerinden elde edilen gerilmeşekil değiştirme (deformasyon) eğrileri agrega türlerine göre Şekil 4.18, 4.19, 4.20 ve
4.21’de verilmiştir. Tüm agrega tipleriyle üretilen serilerin gerilmeler altındaki
deformasyon yetenekleri benzerdir. En yüksek gerilme değerindeki şekil değiştirme
oranı bazı su-toz oranlarında küçük farklar olmakla birlikte tüm serilerde yaklaşık
95
olarak 0.0015 ile 0.0025 arasında değiştiği görülmüştür. Ancak sahip oldukları en
yüksek gerilme değerlerinde, agrega tipine ve su-toz oranına bağlı olarak önemli
farklılıklar görülmektedir. Kırmataşla üretilen serilerin basınç dayanımları hafif
agregalılara göre daha yüksek olduğundan, elastiklik sınırıda hafif agregalı
serilerinkine göre daha yüksektir. Serilerin tamamında elastiklik sınırı, en yüksek
gerilmenin % 40’ına karşılık gelen gerilme ve şekil değiştirme oranları alınmıştır.
Dolayısıyla en yüksek gerilme değeri azaldıkça elastiklik sınırı da gerilme değerine
bağlı olarak azalmaktadır. Bununla birlikte su-toz oranının artmasıyla gerilmelerin
azalmasından dolayı hem elastik sınır azalmakta hem de birim deformasyonlar
artmaktadır. Betonun birim hacmindeki agrega miktarının artmasıyla agreganın
deformasyon yeteneği harcın deformasyon yeteneğine göre çok daha az olduğundan
betonun birim deformasyonu da azalmaktadır. Su-toz oranının artmasıyla hafif
agregalı KYB’lerin de basınç gerilmeleri altındaki birim deformasyonları artmıştır.
KYB’lere
ait
basınç
altındaki
gerilme-deformasyon
eğrilerinde
yukarıdaki
şekillerden de görüleceği gibi (bkz Şekil 4.18, 4.19, 4.20 ve 4.21) eğrinin bir bölümü
doğrusal olup elastik olarak kabul edilmektedir. Bu doğrunun eğimi elastisite
modülünü verdiği daha önce de bahsedilmişti. Farklı agregalarla üretilmiş olan
KYB’lerin elastisite modülleri su-toz oranına göre Şekil 4.22’de karşılaştırılmıştır.
Kırmataşla en düşük su-toz oranında üretilen serilerin elastisite modüllü yaklaşık
olarak 39 GPa’dır. Su-toz oranı 0.38’e kadar arttırıldığında, aynı agregayla üretilen
serilerin elastisite modülleri yaklaşık olarak 23 GPa’a kadar azalmıştır. Diğer
agregalardan pomza, tüf ve diyatomitle üretilen KYB’lerin elastisite modülü
değerinin de su-toz oranının artmasıyla birlikte azaldığı gözlenmiştir. Su-toz oranı
betonun basınç dayanımını düşürdüğü gibi elastisite modülünün de azalmasına neden
olmuştur. Su-toz oranı yükseldikçe beton içerisindeki kapiler boşluk oranı artmakta,
buna bağlı olarak betonun sahip olduğu en yüksek gerilme değeri azalmakta ve aynı
gerilmelere karşılık gelen birim deformasyonlar da artmaktadır. Bu durumun da
KYB serilerinin elastisite modülü değerinin azalmasına neden olduğu görülmüştür.
Elastisite modülleri üzerinde agrega tiplerinin etkisi incelendiğinde, beton basınç
dayanımına etki eden faktörlerden agrega dayanımı ve agrega yüzey yapıları gibi
96
etkiler KYB’nin elastisite modülünü de etkilediği görülmüştür. Hafif agregalarla
üretilen KYB’lerin elastisite modüllerinin normal agregayla üretilmiş KYB’lerin
elastisite modülünden daha düşük olduğu görülmüştür. Bunun en önemli nedeni de
hafif agregaların dayanımlarının kırmataşınkinden daha düşük olmasından dolayıdır.
Elastisite modülü, GPa
40
Kırmataş
Pomza
Tüf
Diyatomit
35
30
25
20
15
10
5
0
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
Su-toz oranı
Şekil 4.22. Su-toz oranına göre elastisite modülünün değişimi
45
Elastisite modülü, MPa
40
35
y = 0.7313x - 3.3431
30
R = 0.9329
2
25
20
15
10
5
0
10
15
20
25
30
35
40
45
Karakteristik basınç dayanımı (fck ), MPa
Şekil 4.23. Elastisite modülü ve basınç dayanımı arasındaki ilişki
97
50
Kendiliğinden yerleşen betonlarda elastisiste modülü değerleri, aynı basınç dayanımı
için normal betonlarda elde edilenlere göre daha düşük değerler almaktadır. Bunun
nedeni ise, kendiliğinden yerleşen betonlardaki harç fazının agrega fazına göre daha
fazla olmasıdır. Normal betonlarda, harç fazı agrega fazından daha az olup,
agreganın elastisite modülü değeri harcın elastisite modülüne göre çok daha yüksek
değerlere sahip olduğundan betonun elastisite modülünü de arttırmaktadır. Ancak
kendiliğinden yerleşen betonlarda iri agrega hacmi azaldığından dolayı elastisite
modülü değerleri de normal betona göre azalmaktadır. Şekil 4.23’te agrega tipi göz
ardı edilerek kendiliğinden yerleşen betonların karakteristik basınç dayanımlarıyla
elastisite modülleri arasındaki ilişki görülmektedir. Basınç dayanımıyla elastisite
modülü değerleri arasında yüksek güvenirlik derecesine sahip doğrusal bir ilişki elde
edilmiştir. Buna göre kendiliğinden yerleşen betonların basınç dayanımları bilindiği
takdirde aşağıda verilen Denklem 4.1 yardımıyla elastisite modülleri belirlenebilir:
E = 0.731. f ck − 3.3431
(4.1)
Eşitlikte; E, elastisite modülü (GPa); fck, karakteristik basınç dayanımını (MPa)’dır.
4.2.1.2. Yarmada Çekme Dayanımı
KYB’lerin mekanik özeliklerinin belirlenmesinde kullanılan diğer yöntem de dolaylı
çekme dayanımı olarak bilinen yarmada çekme dayanımlarının belirlenmesidir.
Çizelge 4.5’te KYB’lerin agrega türüne ve su-toz oranına bağlı olarak farklı beton
yaşlarında belirlenmiş olan yarmada çekme dayanımları verilmiştir. Çizelge 4.5’te
parantez içinde verilen değerler, her beton yaşında elde edilen yarmada çekme
değerinin 28 günlük yarmada çekme dayanım değerlerine oranını göstermektedir.
Diğer bir ifadeyle, basınç dayanım değerlerinde olduğu gibi, 28 günlük yarmada
çekme değerlerine göre her hangi bir beton yaşındaki yarmada çekme dayanımının
gelişimini göstermektedir. Çizelge 4.5’te KYB türünde verilen serilere ait kodlamalar
da basınç dayanımında olduğu gibidir. Yani KT harfi iler kırmataş agregasıyla
üretilmiş olan seriler, P harfiyle pomzayla üretilmiş KYB’ler, T ve D harfleriyle de
sırasıyla tüf ve diyatomit hafif agregalarıyla üretilmiş olan KYB’ler simgelenmiştir.
98
Çizelge 4.5. KYB’nin yarmada çekme dayanımı deney sonuçları
KYB
türü
KT
Su-toz
oranı
0.28
2.86
(0.73)
3.38
(0.87)
3.90
(1.00)
4.23
(1.08)
0.31
2.66
(0.72)
3.27
(0.88)
3.70
(1.00)
3.94
(1.07)
0.34
2.04
(0.72)
2.39
(0.85)
2.82
(1.00)
3.34
(1.19)
0.36
1.85
(0.70)
2.07
(0.79)
2.63
(1.00)
2.84
(1.08)
0.38
1.71
(0.71)
1.93
(0.80)
2.43
(1.00)
2.69
(1.11)
0.28
1.25
(0.72)
1.23
(0.74)
1.20
(0.78)
1.16
(0.84)
1.00
(0.74)
1.48
(0.85)
1.39
(0.84)
1.30
(0.85)
1.26
(0.91)
1.20
(0.89)
1.74
(1.00)
1.65
(1.00)
1.53
(1.00)
1.38
(1.00)
1.35
(1.00)
2.02
(1.16)
1.80
(1.09)
1.69
(1.10)
1.48
(1.07)
1.42
(1.05)
0.28
1.16
(0.77)
1.40
(0.94)
1.49
(1.00)
1.64
(1.10)
0.31
0.94
(0.67)
1.29
(0.92)
1.40
(1.00)
1.51
(1.07)
0.34
0.83
(0.62)
1.21
(0.90)
1.34
(1.00)
1.43
(1.07)
0.36
0.75
(0.58)
1.14
(0.88)
1.30
(1.00)
1.39
(1.07)
0.38
0.66
(0.54)
0.97
(0.79)
1.23
(1.00)
1.31
(1.07)
0.28
0.72
(0.63)
1.08
(0.95)
1.14
(1.00)
1.30
(1.14)
0.31
0.66
(0.63)
0.90
(0.85)
1.06
(1.00)
1.24
(1.17)
0.34
0.62
(0.63)
0.87
(0.89)
0.99
(1.00)
1.16
(1.17)
0.36
0.54
(0.60)
0.82
(0.90)
0.90
(1.00)
1.08
(1.20)
0.38
0.48
(0.58)
0.74
(0.91)
0.82
(1.00)
1.00
(1.22)
0.31
P
0.34
0.36
0.38
T
D
Yarmada çekme dayanımı (ft), MPa
3 gün
7 gün
28 gün
90 gün
99
Kırmataşla üretilen serilerin yarmada (dolaylı) çekme dayanımları incelendiğinde
(Şekil 4.24) beton yaşının artmasıyla birlikte çekme dayanımlarının da arttığı
görülmektedir. Çekme dayanımlarındaki zamana bağlı artış tüm su-toz oranlarındaki
serilerde görülmüş olup, dayanım gelişim oranına bağlı olarak farklı değerler
almışlardır. Basınç dayanımlarındaki gibi çekme deneyinde elde edilen dayanım
gelişimleri özellikle düşük su-toz oranlarında oldukça yüksek iken, su-toz oranının
artmasıyla ilk yaşlardaki dayanım artış oranları azalmıştır. Bununla birlikte ileriki
yaşlardaki dayanım artışı oranları benzerdir. Su-toz oranı 0.28’de üretilen serilerin 390 günlük yarmada çekme dayanımları 2.86 ile 4.23 MPa arasında değerler alırken;
su-toz oranı 0.38’e yükseldiğinde aynı zaman aralığı için kırmataşlı serilerin çekme
dayanımları 1.71 ile 2.69 MPa arasında değerler aldığı görülmüştür. Su-toz oranının
artmasıyla betondaki gözeneklilik oranı da artmıştır. Dolayısıyla betonun çekme
dayanımı da azalmıştır. Su-toz oranının 0.28’den 0.38’e artmasıyla 90 günlük
serilerin çekme dayanımları 4.23 MPa’dan 2.69 MPa’ a kadar düşerek yaklaşık
olarak % 36 oranında azalmıştır. Betonda çekme gerilemelerini karşılamada en zayıf
kalan bölgeler agrega-çimento hamuru ara yüzeyleridir. Kırmataş gibi agregaların
kullanılması ara yüzeyin çekme gerilmelerini karşılamasını arttırdığı görülmüştür.
Dolaylı çekme dayanımı, MPa
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
1.5
1.0
0.5
0.0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Beton yaşı, gün
Şekil 4.24. Kırmataşla üretilen KYB’lerin dolaylı çekme dayanımlarının değişimi
Pomza, tüf ve diyatomitle üretilmiş olan serilerin yarmada (dolaylı) çekme
dayanımları sırasıyla Şekil 4.25, 4.26 ve 4.27’de görülmektedir. Tüm hafif agregalı
100
serilerde yarmada çekme dayanımının kırmataşla üretilen serilere göre daha düşük
değerler aldığı açıkça görülmektedir. Daha önce de bahsedildiği gibi, hafif
agregaların dayanımları kırmataş gibi normal agregalara göre çok daha düşük olup,
betona yük uygulandığında kırılmalar öncelikle agregalarda görülmektedir.
Dolayısıyla hafif agregayla üretilen betonlarda da, çekme gerilmeleri altında
kırılmalar hem zayıf olan agrega-çimento hamuru ara yüzeyinde hem de agregada
oluşmaktadır. Bu nedenle hafif agregalı betonların çekme dayanımları normal
agreganın kullanıldığı betonlara göre oldukça düşük değerler almaktadırlar.
Pomzayla 0.28 su-toz oranında üretilen 3-90 günlük serilerin yarmada çekme
dayanımları 1.25 ile 2.02 MPa arasında değerler almıştır. En düşük su-toz oranındaki
90 günlük pomzalı serinin çekme dayanımı, aynı özelikteki kırmataşlı serilere göre
yaklaşık olarak % 50 oranında daha düşük değere sahiptir. Diğer hafif agregalarla
üretilen seriler için de benzer oranlar söz konusudur. Hafif agregalı betonların çekme
dayanımlarının bu kadar düşük olmasının üzerinde karışımlarda kullanılan hava
sürükleyicinin de etkisi vardır. Betona sürüklenmiş olan hava nedeniyle betonun
gözeneklilik oranı artmış, bu da çekme dayanımlarının azalmasına neden olmuştur.
Dolaylı çekme dayanımı, MPa
2.4
2.1
1.8
1.5
1.2
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
0.9
0.6
0.3
0.0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Beton yaşı, gün
Şekil 4.25. Pomzayla üretilen KYB’lerin dolaylı çekme dayanımlarının değişimi
Hafif agregayla üretilen serilerin hepsinde de özellikle ilk yaşlardaki dayanım
kazanma oranı oldukça yüksektir. Burada da basınç dayanımında olduğu gibi düşük
101
su-toz oranında kimyasal katkı sayesinde çimento tanecikleri daha homojen dağılmış
ve daha homojen hidrate ürünleri oluşmuştur. Pomzalı serilerde 3 günlük
numunelerde 28 günlük çekme dayanımına göre ortalama % 75 oranında dayanım
gelişimi elde edilmiştir. Bu oranlar tüf için ortalama % 65; diyatomitli seriler için de
yaklaşık olarak % 47 oranındadır. Görüldüğü gibi agrega türüne bağlı olarak
çekmede dayanım gelişim oranları da değişmektedir. Diğer yaşlardaki hafif agregalı
KYB’ler için çekmede dayanım gelişim oranlarının benzer olduğu görülmüştür.
Beton yaşıyla birlikte çekmede dayanım gelişim oranları artmıştır. Hafif agregalı
Dolaylı çekme dayanımı, MPa
serilerin 7 günlük çekmede dayanım gelişimleri yaklaşık % 80 ile 90 arasındadır.
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
0.2
0.0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Beton yaşı, gün
Şekil 4.26. Tüfle üretilen KYB’lerin yarmada çekme dayanımlarının değişimi
Hafif agregalı KYB’lerin yarmada (dolaylı) çekme dayanımları birbirine oldukça
yakındır. Pomzayla 0.28 su-toz oranında üretilen serilerin 90 günlük çekme
dayanımları 2.02; tüf ile üretilen serilerin 1.64; diyatomitle üretilen serilerin yarmada
çekme dayanımları da 1.3 MPa’dır. Farklı agregalarla üretilmiş ve 28 gün kür
edilmiş serilerin yarmada çekme dayanımları karşılaştırıldığında (Şekil 4.28),
agregaların dayanımlarıyla paralel olarak çekme dayanımları değerleri de
değişmektedir. Seriler içerisinde en yüksek yarmada çekme dayanımları kırmataşla
üretilen serilerde elde edilmiştir. Nedeni de, agregaların dayanımlarının yüksek
olmasından ve köşeli yapıları sayesinde aderanslarının yüksek olmasından dolayıdır.
102
Dolaylı çekme dayanımı, MPa
1.4
1.2
1.0
0.8
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
0.6
0.4
0.2
0.0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Beton Yaşı, gün
Şekil 4.27. Diyatomitle üretilen KYB’lerin yarmada çekme dayanımlarının değişimi
Dolaylı çekme dayanımı, MPa
4.5
4.0
3.5
Kırmataş
Tüf
Pomza
Diyatomit
0.36
0.38
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
0.28
0.31
0.34
Su-toz oranı
Şekil 4.28. Su-toz oranına göre dolaylı çekme dayanımının değişimi
Hafif agregaların kırılgan yapıları nedeniyle hafif agregalarla üretilen kendiliğinden
yerleşen betonların çekme dayanımları da kırmataşla üretilen serilerinkine göre
oldukça düşüktür. Daha önce de bahsedildiği gibi hafif agregalı serilerde çok düşük
103
çekme dayanımlarının elde edilmesinde hava sürükleyici katkının da etkisi büyüktür.
Pomza agregalarının sahip oldukları yarı açık gözenekler sayesinde diğer hafif
agregalara göre aderansları daha fazladır. Bu nedenle hafif agregalar içerisinde en
fazla çekme dayanımları pomzayla üretilen serilerde elde edilmiştir. Ditayomit
agregası da, sahip olduğu çok yüksek gözenek yapısından dolayı daha kırılgan
yapıya sahiptir. Bu nedenle en düşük yarmada çekme dayanımları da diyatomitle
üretilen serilerde elde edilmiştir. Su-toz oranının artmasıyla birlikte tüm serilerin
Dolaylı çekme dayanımı, MPa
çekme dayanımlarının da gözenek oranının artmasından dolayı azaldığı görülmüştür.
4.5
4.0
y = 0.0602x + 0.2009
3.5
3.0
R = 0.9274
2
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
0
10
20
30
40
50
60
70
Küp basınç dayanımı, MPa
Şekil 4.29. Yarmada çekme dayanımı ve basınç dayanımı arasındaki ilişki
Şekil 4.29’da agrega tipi göz ardı edilerek farklı agregalarla üretilmiş olan KYB’lere
ait basınç dayanımı ile yarmada çekme dayanımları arasındaki ilişki verilmektedir.
Görüldüğü gibi basınç dayanımıyla yarmada çekme dayanımları arasında yüksek
belirlilik katsayısına (R2=0.9274) sahip doğrusal bir ilişki elde edilmiştir. KYB’nin
basınç dayanımının bilinmesi durumunda aşağıda verilen Denklem 4.2 yardımıyla
KYB’lere ait yarmada (dolaylı) çekme dayanımının belirlenebileceği görülmüştür.
f t = 0,0602. f c + 0,2009
(4.2)
Eşitlikte; ft, betonun yarmada çekme dayanımı; fc, küp basınç dayanımıdır.
104
4.2.2. Hafif Agrega Türü ve Su-toz Oranının KYB’de Fiziksel Özeliklere Etkisi
4.2.2.1. Ultrases geçiş hızı
Beton içerisinden ses dalgalarının geçirilmesiyle betonda ultrases geçiş hızı
ölçülmekte ve sesin geçiş hızına göre betonun yoğunluğuna bağlı olarak dayanım
gibi özellikleri hakkında fikir elde edilebilmektedir. Yoğunluğu fazla olan betonlarda
ses dalgaları daha hızlı geçerken, yoğunluğu az olanlardan da daha yavaş
geçmektedir. Dolayısıyla betonların dayanımları hasarsız olarak tahmin edilebilir.
Ultrases geçiş hızı, km/sn
4.8
4.7
4.6
4.5
4.4
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
4.3
4.2
4.1
4
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Beton yaşı, gün
Şekil 4.30. Kırmataşlı KYB’lerin ultrases geçiş hızlarının değişimi
Farklı agregalarla üretilmiş KYB’lere ait ultrases geçiş süreleri beton yaşına bağlı
olarak agrega tiplerine göre Şekil 4.30, 4.31, 4.32 ve 4.33’de verilmektedir.
Kırmataşla üretilen serilerin ultrases geçiş hızları tüm su-toz oranlarında beton yaşına
bağlı olarak değişmekte olup, beton yaşı arttıkça ultrases geçiş süreleri de artmıştır.
Bunun en önemli nedeni de betonun yoğunluğunun zamanla hidrate olan ürünler
sayesinde artmasıdır. Kırmataşlı serilerin basınç ve yarma dayanımlarında olduğu
gibi, özellikle ilk yaşlardaki en düşük su-toz oranında üretilmiş serilerin ultrases
geçiş hızlarında da önemli derecede bir artış gözlenmiştir. Ancak su-toz oranının
artmasıyla birlikte ilk yaşlardaki ultrases geçiş hızının artışı azalmıştır. Hatta su-toz
105
oranının artmasıyla birlikte aynı yaştaki serilerin ultrases geçiş hızlarında azalma
görülmüştür. Bunun nedeni, artan su-toz oranıyla birim hacimdeki boşluk oranının
artarak ses dalgalarının geçişini yavaşlatmasıdır. Kırmataşla en düşük su-toz
oranlarında üretilen serilerin 3-90 günde ultrases geçiş hızları yaklaşık olarak 4.26 ile
4.73 km/sn arasında iken su-toz oranının 0.38’e yükselmesiyle aynı yaş aralığındaki
ultrases geçiş hızlarının 4.17 ile 4.45 km/sn arasında değerler aldığı görülmüştür.
Pomzalı serilerde de kırmataşla üretilen serilerdeki gibi ilk yaşlarda özellikle 3 ve 7
gün sonraki ultarses geçiş hızlarında önemli derecede artış elde edildiği Şekil 4.31’de
görülmektedir. Benzer durum hem tüfle hem de diyatomit agregasıyla üretilen seriler
için de geçerlidir. Pomzayla üretilen serilerin ultrases geçiş hızları, en düşük su-toz
oranında üretilen ve 3-90 gün zaman aralığındaki seriler için 3.12 ile 3.68 km/sn
arasında değişmektedir. En yüksek su-toz oranında ise aynı zaman aralığı için
ultrases geçiş hızı değerlerinin 2.85 ile 3.29 km/sn arasında değiştiği görülmektedir.
Ultrases geçiş hızı, km/sn
3.8
3.6
3.4
3.2
3.0
2.8
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
2.6
2.4
2.2
2.0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Beton yaşı, gün
Şekil 4.31. Pomzalı KYB’lerin ultrases geçiş hızlarının değişimi
Tüf ve diyatomitle üretilen serilerin de ultrases geçiş hızları aynı zaman aralığındaki
betonlar için yakın değerler almasına rağmen, diyatomit agregalarının hafif agregalar
içerisinde daha yüksek gözeneklilik derecesine sahip olmasından dolayı ultrases
geçiş hızları geçişi daha yavaştır. Ancak diğer hafif agregalarla üretilen serilerin
106
ultrases geçiş süresi arasında önemli derecede bir fark yoktur. Tüfle en düşük su-toz
oranında üretilen KYB’lerin 3 ile 90 günlük ultrases geçiş süreleri 3.05 ile 3.5 km/sn
arasında değiştiği gözlenmiştir. En yüksek su-toz oranında tüf ile üretilen KYB’de
ise ultrases geçiş hızlarının 2.7 ile 3.2 km/sn arasında değerler aldığı görülmektedir.
Ultrases geçiş hızı, km/sn
4.0
3.8
3.6
3.4
3.2
3.0
2.8
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
2.6
2.4
2.2
2.0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Beton yaşı, gün
Şekil 4.32. Tüflü KYB’lerin ultrases geçiş hızlarının değişimi
Ultrases geçiş hızı, km/sn
3.4
3.2
3.0
2.8
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
2.6
2.4
2.2
2.0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Beton yaşı, gün
Şekil 4.33. Diyatomitli KYB’lerin ultrases geçiş hızlarının değişimi
107
90
Diyatomitli serilerde ise en düşük su-toz oranında 3-90 günlük betonlarda ultrases
geçiş hızı geçiş süreleri 2.8 ile 3.3 km/sn; en yüksek su-toz oranlarında da 2.45 ile
3.05 km/sn arasında değerler almıştır. Daha önce de bahsedildiği gibi hafif agregalı
serilerin ultrases geçiş hızları arasında önemli bir farklılık olmamakla birlikte,
diyatomitin yüksek porozitesi nedeniyle en düşük ultrases geçiş hızları bu agregalarla
üretilen serilerde elde edilmiştir. Genel olarak hafif agregaların gözenekli yapılarının
ve ilave olarak betona sürüklenen havanın da etkisiyle hafif agregalı serilerde elde
edilen ultrases geçiş hızları, kırmataşlı serilerde elde edilenlere göre daha düşüktür.
Örneğin, en düşük su-toz oranında üretilen kırmataşla üretilmiş ve 28 gün kür
edilmiş serilerin ultrases geçiş hızı 4.67 km/sn iken bu değer pomzalı, tüflü ve
diyatomitli KYB serileri için sırasıyla 3.5, 3.4 ve 3.21 km/sn olarak elde edilmiştir.
Basınç dayanımı, MPa
70
60
0.8216x
y = 1.1775e
2
50
R = 0.9254
40
30
20
10
0
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
Ultrases geçiş hızı, km/sn
Şekil 4.34. Ultrases geçiş hızıyla basınç dayanımı arasındaki ilişki
Betonun yoğunluğuyla ilişkili olan diğer bir özelik de betonun basınç dayanımıdır.
Dolayısıyla yoğunlukla yakından etkileşim içerisinde bulunan ultrases geçiş hızları
ile basınç dayanımı ilişkilendirilebilir. Bu amaçla 3-90 günlük zaman aralığındaki
kırmataş, pomza, tüf ve diyatomit agregalarıyla üretilen serilerde ölçülmüş ultrases
geçiş hızları ile aynı numunelerde elde edilmiş basınç dayanımı deney sonuçları
ilişkilendirilmiştir. Basınç dayanımıyla ultrases geçiş hızları arasındaki ilişki Şekil
4.34’de görülmektedir. Her iki özelik arasında yüksek belirlilik katsayısıyla (R2=
108
0.9254) üstel bir bağıntı elde edilmiştir. Dolayısıyla tahribatsız bir deney yöntemi
olan ultrases geçiş hızı ölçümüyle 3 ile 90 gün yaş aralığındaki KYB’lerin basınç
dayanımları aşağıda verilen Denklem 4.3 yardımıyla kolayca tahmin edilebilecektir.
f c = 1.1775.e 0.8216.U
(4.3)
Eşitlikte; fc, 3-90 günlük basınç dayanımı (MPa); U, ultrases geçiş hızı (km/sn)’dır.
4.2.2.2. Birim Hacim Ağırlık, Görünen Porozite ve Su Emme
KYB’lerde önemli olan bir özelik de betonun sahip olduğu birim hacim ağırlık
değeridir. Normal betona göre daha az boşluk ve daha çok bileşen içeren KYB’lerin
birim ağırlıkları da normal betona göre daha fazla olmaktadır. Bu durum da, yapının
kendi ağırlığı arttırılmış olmakta ve bunun sonucu olarak da temelle ilgili taşıma
problemleri ortaya çıkmaktadır. Ayrıca, yapı elemanlarının kesitlerindeki artışlar
nedeniyle de, bir yandan yüksek performanslı beton tasarlanırken diğer yandan da
yapının maliyeti arttırılmış olmaktadır. Kırmataşla üretilen serilerin kuru birim
ağırlıkları 2200 ile 2180 kg/m3 arasında değerler aldığı görülmektedir (Şekil 4.35).
Su-toz oranının yükselmesiyle artan boşluk oranı nedeniyle kırmataşlı serilerin birim
hacim ağırlıklarının da azaldığı görülmektedir. Ancak bu azalma önemli derecede
değildir. Pomza, tüf ve diyatomit gibi hafif agregaların KYB’de kullanılmasıyla
betonun etüv kurusu birim hacim ağırlıkları önemli derecede azaltılmıştır. Pomzayla
0.28 su-toz oranında üretilen serilerin birim hacim ağırlıkları yaklaşık olarak 1540
kg/m3 iken, su-toz oranının 0.38’e arttırılmasıyla birim hacim ağırlık değeri 1400
kg/m3’e kadar azalmıştır. 0.28 ile 0.38 su-toz oranları arasında tüfle üretilen serilerin
birim hacim ağırlıkları 1710 ile 1470 kg/m3; diyatomitle üretilen serilerde de 1450 ile
1350 kg/m3 arsında değerler almıştır. Tüflü serilerin en düşük su-toz oranındaki
serisi yoğunluk açısından yarı hafif beton sınıfında iken diğer serileri hafif beton
sınıfındadır. Pomza ve diyatomitli serilerin de tüm su-toz oranındaki serileri ise yine
yoğunluk açısından hafif beton sınıfında yer almaktadır. KYB’de iri agrega olarak
pomzanın kullanılmasıyla, basınç dayanımı açısından kırmataşlı serilere göre
109
dayanım % 50 oranında azalırken, birim ağırlıklar da ortalama olarak % 30 ile 35
oranında bir azalma sağlanmıştır. Bu oranlar tüfle üretilen serilerde % 23 ile 33
arasında; diyatomitle üretilen serilerde de % 34 ile 38 oranları arasında azalma elde
edilmiştir. Birim hacim ağırlıkların azaltılmasında agregaların kendi birim ağırlıkları
da büyük rol oynamaktadır. En düşük birim ağırlık değeri diğer agregalara göre daha
çok gözenek yapısına sahip olan diyatomitle üretilen serilerde elde edilmesiyle
Birim hacim ağırlık, kg/m.
3
birlikte en düşük dayanımlar da diyatomit agregasıyla üretilen serilerde gözlenmiştir.
2200
2000
Kırmataş
Tüf
1800
Pomza
Diyatomit
1600
1400
1200
1000
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
Su-toz oranı
Şekil 4.35. Kendiliğinden yerleşen betonların kuru birim hacim ağırlıkları
Đstenilen dayanım değerleri sağlanmak koşuluyla, KYB üretiminde hafif agregaların
kullanılması durumunda betonun birim ağırlığında yaklaşık % 23 ile 38 oranları
arasında azalma sağlanabildiği görülmüştür. Yapının tüm ağırlığının azalmasından
dolayı deprem olayı sırasında daha küçük dinamik kuvvetler oluşması sağlanacaktır.
Böylece dinamik etkilerin azalmasıyla bunların oluşturacağı gerilmelerin küçülmesi
de sağlanacak ve yapının depreme dayanıklılığı arttırılmış olacaktır. Ayrıca, hem
yapılarda zemine aktarılan yükün azaltılması ve hem de yapının hafiflemesinden
dolayı taşıyıcı elemanların kesitlerindeki azalmalar ile ekonomik yarar sağlanacaktır.
Birim hacim ağırlık değerlerinin azalması, görünen porozite değerleriyle de
ilişkilidir. Kendiliğinden yerleşen betonların görünen porozite değerleri su-toz oranı
110
ve agrega türüne göre Şekil 4.36’da verilmiştir. Birim hacim ağırlık değerleriyle ters
orantılı olarak, en az porozite değeri seriler içerisinde en fazla birim ağırlık değerine
sahip olan kırmataşlı serilerde elde edilirken, en fazla porozite değeri de, en az birim
ağırlık değerine sahip olan diyatomitli serilerde elde edilmiştir. Kırmataşlı serilerin
porozite değerleri su-toz oranına bağlı olarak artış göstermiş olup, % 13 ile 19
arasında değerler almıştır. Hafif agregalı serilerde de pomzayla üretilen serilerin
görünen porozite değerleri % 22 ile 29; tüflü serilerde yaklaşık % 23 ile 25;
diyatomitli serilerde de % 30 ile 35 oranları arasında değerler aldığı görülmektedir.
40
Görünen porozite, %.
35
Kırmataş
Tüf
Pomza
Diyatomit
0.28
0.31
30
25
20
15
10
5
0
0.34
0.36
0.38
Su-toz oranı
Şekil 4.36. Kendiliğinden yerleşen betonların görünen porozite oranları
KYB’lerin görünen porozite oranlarının artmasıyla birlikte emeceği su oranlarının da
yüksek olması beklenebilir. Ancak, betonların emdikleri su miktarı porozite oranı
kadar, hem betondaki hem de agregalardaki gözeneklerin durumuna da bağlıdır.
Diğer bir ifadeyle gözenekler yarı açıksa veya tamamen kapalıysa beton daha az su
emecektir. Eğer beton içerisindeki veya agregalardaki gözenekler açıksa, porozite
oranı kadar su emme yeteneklerine sahip olabileceklerdir. Şekil 4.37’de farklı
agregalarla üretilen serilerde elde edilen su emme değerleri görülmektedir.
Kırmataşlı serilerin görünen porozite oranları % 13 ile 19 oranları arasında
değişirken, aynı serilerin su emme oranları ağırlık olarak % 6.5 ile 8.5 oranları
111
arasında değerler almıştır. Buradan da görüldüğü gibi, kırmataşlı serilerin su emme
oranları görünen porozitelerinin yarısı kadardır. Bu serilerdeki gözeneklerin %
50’sinin yarı açık veya tamamen kapalı gözeneklerden oluştuğu sonucuna varılabilir.
30
Su emme, %
25
Kırmataş
Tüf
Pomza
Diyatomit
0.28
0.31
20
15
10
5
0
0.34
0.36
0.38
Su-toz oranı
Şekil 4.37. Kendiliğinden yerleşen betonların su emme oranları
Hafif agregalı KYB serilerindeki su emme oranları incelendiğinde; pomzalı serilerde
% 15 ile 23 arasında; tüflü serilerde % 14 ile 16.5 arasında; diyatomitli serilerde de
% 22 ile 26 oranları arasında değerler aldığı görülmüştür. Hafif agregaların gözenek
oranlarının kırmataş agregalarına göre fazla oluşundan dolayı bu agregalarla üretilen
betonların da su emmeleri kırmataşlı KYB’ye göre daha yüksek olduğu görülmüştür.
4.2.2.3. Isı Đletkenlik Katsayısı
Normal agregalara göre daha fazla gözenekli yapıya sahip olan hafif agregaların
betonlarda kullanılmasının en önemli nedenlerinden birisi de sağladıkları yalıtım
özelliklerinden dolayıdır. Gözenekli yapıları sayesinde, normal betonun oldukça
yüksek olan ısı iletkenlik değerinin azaltılmasını sağlamaktadırlar. Şekil 4.38’de
hafif ve normal agregalarla üretilmiş ve kuru haldeki KYB’lerin ısı iletkenlik
katsayıları verilmiştir. Kırmataşla üretilen serilerde su-toz oranına bağlı olarak ısı
112
iletkenlik katsayılarının 1.52 ile 1.32 W/mK arasında olduğu gözlenmiştir. Su-toz
oranının artmasıyla beton hacmindeki boşluk oranının arttığı daha önceki bölümlerde
belirtilmişti. Artan boşluk oranına bağlı olarak serilerin ısı iletkenlik katsayıları da
azalmıştır. Kırmataş yerine pomza, tüf ve diyatomit gibi gözenekli hafif agregaların
kullanılmasıyla KYB’lerin ısı iletkenlik katsayıları fark edilir derecede azaldığı
gözlenmiştir. Pomzalı serilerde ısı iletkenlik katsayıları su-toz oranına bağlı olarak
0.66 ile 0.55 W/mK arasında değerler alırken, tüfle üretilen serilerde ısı iletkenlik
katsayısı 0.99 ile 0.85 W/mK arasında değerler aldığı görülmüştür. Seriler içerisinde
en düşük ısı iletkenlik katsayısı değerleri de en fazla gözeneklilik oranına sahip olan
diyatomitli serilerde elde edilmiştir. Buna göre diyatomitle üretilen serilerin ısı
Isı iletkenlik katsayısı, W/mK
iletkenlik katsayılarının 0.58 ile 0.46 W/mK arasında değerler aldığı görülmüştür.
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0.28
0.31
0.34
Kırmataş
Tüf
Pomza
Diyatomit
0.36
0.38
Su-toz oranı
Şekil 4.38. Kendiliğinden yerleşen betonların ısı iletkenlik katsayıları
Hafif agregalı serilerde agreganın gözeneklilik yapısı ve birim ağırlık değeri de ısı
iletkenlik katsayısı üzerinde oldukça etkilidir. Tüfün birim ağırlığı pomzadan daha
fazla olduğu için, tüfle üretilen serilerin ısı iletkeliği de pomzalı serilerinkinden daha
fazladır. Hafif agregaların kullanılmasıyla ve istenilen dayanım özelikleri sağlanmak
koşuluyla kendiliğinden yerleşen betonların ısı iletkenlik katsayıları kırmataşlı
serilere göre pomzalı serilerde % 57 ile 60 arasında; tüflü serilerde % 33 ile 35
113
arasında; diyatomitle üretilen serilerde de % 58 ile 65 oranları arasında azalma elde
edilmektedir. Isı iletkenlik katsayısındaki bu kadar yüksek oranda azalması sayesinde
mevcut hacimlerin ısıtılması için daha az yakıt harcanacaktır. Bu durumda, yakıt
kullanımı azaltılarak direkt olarak doğa tahribatı da azaltılmış olacak, yakıt
tüketiminin azaltılmasıyla çevreyi etkili derecede kirleten ve küresel ısınmayı arttıran
gazların azaltılması sağlanacaktır. Aynı zamanda yine azaltılan yakıt tüketimiyle
bireysel ekonomiye oldukça büyük yarar sağlanacaktır. Diğer en önemli
avantajlarından biri de yapıların yalıtılması için daha az yalıtım malzemesi kullanım
Isı iletkenlik katsayısı (λ), W/mK
ihtiyacı olacak ve bu da iç hacimlerdeki yalıtımdan dolayı küçülmeleri önleyecektir.
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.0011x
y = 0.1242e
0.4
2
R = 0.8736
0.2
0.0
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
3
Kuru birim ağırlık (∆), kg/m
Şekil 4.39. KYB’de ısı iletkenlik katsayıları ile kuru birim ağırlıkları arasındaki ilişki
KYB’de agrega tipi dikkate alınmaksızın yoğunluk ile ısı iletkenlik katsayıları
arasındaki ilişki incelendiğinde (Şekil 4.39) iki özelik arasında oldukça yüksek
belirlilik katsayısına sahip (R2= 0.8736) üstel bir ilişki elde edilmiştir. Dolayısıyla
KYB’lerin kuru birim hacim ağırlık değerleri bilindiği takdirde, aşağıdaki Denklem
4.4 ile belirlenmesi nispeten zor olan ısı iletkenlik katsayısı tahmin edilebilecektir.
λ = 0.1242.e 0.0011.∆
(4.4)
Eşitlikte; λ, ısı iletkenlik katsayısı (W/mK); ∆, kuru birim hacim ağırlığı (kg/m3)’dır.
114
4.2.2.4. Isıl Şekil Değiştirme ve Isıl Genleşme Katsayısı
Isıl genleşme katsayısı, betonun ısı etkisiyle genleşmesinin belirlenmesi için
kullanılan katsayıdır. Binalarda, beton yollarda ve köprülerde sıcaklık değişimlerine
bağlı olarak ortaya çıkan genleşmeyi kontrol altında tutmak için bilinmesi gereklidir.
Beton gibi gözenekli malzemeler, ısı etkisine bırakıldıklarında sahip oldukları
gözenekleri sayesinde ısı depolama yeteneğine sahiptirler. Boşluk yapılarına
depoladıkları ısının artışıyla beton genleşmeye veya büzülmeye başlar (Kada vd.,
2002). Genleşmesi veya büzülmesi, beton yapımında kullanılan agregaların
yapılarına ve mineral bileşimlerine bağlıdır. Oluşan büzülme veya genleşmeler beton
içerisinde iç gerilmelerin oluşmasına ve bu nedenle betonun çatlamasına neden
olmaktadır. Bu özelliğin yapıda birçok etkisi vardır. Derzlerin kesiminden, küçülme
sırasında çatlakları kontrol etmek için gerekli donatının hesaplanmasında rötre
değerlerinin bilinmesi gerekmektedir. Çimentoda oluşan hidratasyon ısısından
kaynaklanan sıcaklığın yükselmesi ve sonrasında küçülmeden kaynaklanan erken yaş
termal çatlaklarına neden olabilir. Çatlaklar engellenmek istenildiğinde, gerekli
donatının hesaplanması için betonun genleşme katsayısının bilinmesi gerekmektedir.
-3
Isıl şekil değiştirme x10 , dL/Lo
Eğer betonun ısıl genleşmesi azaltılırsa yapıda kullanılacak donatı miktarı da azalır.
9
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
8
6
5
3
2
0
-2
-3
0
100
200
300
400
500
600
700
o
Sıcaklık, C
Şekil 4.40. Kırmataşlı serilerde ısıl şekil değiştirme oranı
115
800
900
1000
Kırmataşla üretilen serilerin 20 ile 1000 oC arasındaki ısıl şekil değiştirme oranları
Şekil 4.40’da verilmiştir. Beton içerisindeki sıcaklık arttıkça tüm su-toz oranlarında
kırmataşla üretilen serilerin doğrusal boy uzama oranı da artmıştır. Genel olarak tüm
kırmataşlı serilerin boy uzama oranlarında 250 ile 300 oC arasında fazla bir değişim
olmamakla birlikte % 0 ile 0.05 oranları arasında değerler almıştır. 500 oC’den sonra
ısıl şekil değiştirme oranı daha düşük sıcaklık oranlarındakine göre önemli derecede
artmaya başlamıştır. Yaklaşık olarak 530 oC’de çimento hamurunda bulunan
Ca(OH)2 yapısındaki suyu kaybetmeye başlar ve CaO’e dönüşür ve beton az da olsa
büzülmektedir. Diğer yandan yaklaşık 550 oC’den sonra beton bileşimlerinden doğal
kum, alfa kuvartzdan beta kuvartza dönüşerek betonda yaklaşık olarak % 15
oranında hacim artmasına neden olduğu belirtilmektedir (Akman, 2000). Bu durum
o
12
Isıl genleşme katsayısı x10 , 1/ C
14
-6
Şekil 4.40’da görüldüğü gibi 550 oC’den sonraki ani artışa açıklık getirmektedir.
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
10
8
6
4
2
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900 1000
o
Sıcaklık, C
Şekil 4.41. Kırmataşlı serilerde ısıl genleşme katsayısının sıcaklıkla değişimi
Kum oranı normal betondakine göre daha fazla olan KYB’lerdeki ısıl genleşme daha
fazla olmaktadır (Şekil 4.41). Kırmataşlı serilerin tüm su-toz oranlarında en fazla
şekil değiştirme oranları 850 ile 900 oC arasında elde edilmiştir. Bunun nedeni de,
kireç taşından oluşan kırmataş agregalarının 800 ile 900 oC arasında su kaybederek
sönmemiş kirece (CaO) dönüşmesi ve açığa çıkan su buharının etrafına yaptığı
basınçtan dolayı betonun genleşmesini arttırmasıdır. Bu esnada agrega-çimento
116
arayüzü ve agregada önemli derecede çatlamalar görülmektedir. Dolayısıyla beton
900 oC’den sonra büzülmeye başlamıştır. Göze çarpan bir diğer durum da, su-toz
oranının artmasıyla birlikte betondaki genleşmelerin azalmasıdır. Bunun nedeni de,
beton içerisinde sıcaklık artışı nedeniyle oluşan iç çekme gerilmelerin, su-toz
oranının yükselmesiyle artan boşluklar tarafından karşılanmasıdır. Özellikle yüksek
sıcaklıklarda, ölçümlerde kullanılan agrega konsantrasyonu nedeniyle serilerin
boyunda doğrusal elde edilen şekil değiştirme oranlarında farklılıklar gözlenmiştir.
Kırmataşla farklı su-toz oranlarında üretilmiş KYB’lerin sıcaklık artışıyla ilişkili
olarak ısıl genleşme katsayıları Şekil 4.41’de görülmektedir. 900 oC’ye kadar sıcaklık
artışıyla birlikte genel olarak ısıl genleşme katsayısı da tüm serilerde artmıştır. 100
o
C’de eğrinin az miktarda azaldığı görülmektedir. Çimento hamurunda bulunan C-S-
H tarafından tutulan serbest su 100 oC’den sonra betondan ayrılmaya başlamakta, bu
durum da betonun az da olsa büzülmesine neden olmaktadır. Bu nedenle betonun ısıl
genleşme katsayısı da azalmaktadır. Ancak 200 oC’den sonra tekrar artmaya
başlamaktadır. 550 oC’den sonra beton bileşimlerinden doğal kumda oluşan ve
yukarıda bahsedilen dönüşümlerden dolayı ısıl genleşme katsayısı önemli derecede
artmaktadır. 850 ile 900 oC’den sonra beton bileşenlerinden kireç taşı esaslı olan
kırmataşın su vererek sönmemiş kirece dönüşmesi, betonun ısıl genleşme
katsayısının sıcaklık artışına rağmen azalmasına neden olmuştur. Isıl genleşme
katsayısı üzerinde, betondaki boşluk miktarının önemli etkisinin olduğu gözlenmiştir.
Boşluk miktarının arttırılmasıyla betonda sıcaklık etkisiyle oluşan ısıl genleşmelerin
azaltıldığı gözlenmiştir. Betonun maruz kaldığı sıcak derecesinin değişmesiyle tüm
su-toz oranlarında kırmataşlarla üretilen serilerin ısıl genleşme katsayılarının da
değiştiği ve genel olarak pozitif değerler alarak arttığı görülmüştür. Su-toz oranına
bağlı olarak kırmataşlı serilerin ısıl genleşme katsayıları en fazla 8 x 10-6 ile 14 x 10-6
1/oC arasında değişmiştir. Genel olarak en fazla ısıl genleşme katsayısı değerleri,
kırmataş agregalarının sönmemiş kirece dönüştüğü sıcaklıklarda olduğu görülmüştür.
Pomza agregasıyla üretilen kendiliğinden yerleşen betonların ısıl şekil değiştirme
oranları farklı su-toz oranları için Şekil 4.42’de görülmektedir. Pomzalı serilerdeki
117
ısıl şekil değiştirme oranları sıcaklık artışıyla birlikte genel olarak azalma
eğilimindedir. 100 oC’ye kadar önemli bir değişim olmazken, 250 ile 300 oC’den
sonra çimento hamurundaki C-S-H jelindeki serbest suyun ortamı sıcaklığın etkisiyle
terk etmesi sonucu betonların şekil değiştirme oranları azalmaya başlamıştır. Aynı
zamanda sıcaklığın etkisiyle agregalarda da büzülme oluşmakta ve betonun şekil
değiştirme oranı büzülmeye doğru hareket etmektedir. 550 oC’de doğal kumdaki
kuvartz değişimi dahi betonun şekil değiştirme oranının az da olsa yükselmesine
neden olsa da, yaklaşık 650 oC’de şekil değiştirme oranları en fazla değerini negatif
bölgede almışlardır ve daha sonra büzülmeye başlamışlardır. Sadece en düşük su-toz
oranındaki serilerde şekil değiştirme oranının arttığı görülmektedir. Su-toz oranının
artmasıyla ısıl gerilmeler daha kolay karşılanmakta, agregalar sıcaklığın etkisiyle
büzülerek betonun kısalmasına neden olmuşlardır. Pomza gibi püskürük kayaçlar
oluşumları sırasında sıcaklık etkisinde kaldıklarından daha kararlı yapıdadırlar ve
sıcaklıkla birlikte ısıl işleme maruz kalarak büzülme eğilimindedirler. En fazla şekil
-3
Isıl şekil değiştirme x10 , dL/Lo
değiştirme oranı negatif yönde 0.38 su-toz oranında üretilen serilerde elde edilmiştir.
10
5
0
-5
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
-10
-15
-20
-25
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900 1000
o
Sıcaklık, C
Şekil 4.42. Pomzalı serilerde ısıl şekil değiştirme oranı
Pomzalı serilerin ısıl genleşme katsayısı değerlerinin de negatif değerler aldığı
görülmüştür (Şekil 4.43). Şekil değiştirme oranlarına benzer şekilde su-toz oranının
118
artmasıyla ısıl genleşme katsayısı değerleri de genel olarak azalmıştır. Çoğu sıcaklık
değerlerinde aynı durum söz konusudur. Pomza agregasıyla üretilen kendiliğinden
yerleşen betonların ısıl genleşme katsayılarının negatif değerler almasının nedeni,
pomza agregasının kırmataş agregası gibi belirli sıcaklıklar altında değişime
uğramaması ve en önemlisi de, pomza agregasında bulunan gözenekler sayesinde
özellikle 250 ile 300 oC’den sonra çimento hamurundaki C-S-H jelindeki serbest
suyun yaptığı iç basıncın azaltılmasıdır. Burada hava sürükleyici katkının da oldukça
büyük etkisi bulunmaktadır. Benzer şekilde, yaklaşık olarak 530 oC’de çimento
hamurunda bulunan Ca(OH)2 yapısındaki suyu kaybetmeye başlamasıyla birim
hacimdeki su buharı basıncı nedeniyle oluşan iç gerilmeler nedeniyle betonun
genleşmesi, hem agregalardaki gözenek yapısı hem de hava sürükleyici katkıyla
oluşturulan mikro düzeydeki boşluklar sayesinde kırmataşla üretilen serilere göre
önemli derecede azaltılmıştır. Pomzalı serilerde en fazla ısıl genleşme katsayısı,
yaklaşık 100 oC’de elde edilmiştir. 100 oC’de henüz bozulmamış olan çimento
hamuru jel yapısında tutulan su, sıcaklığın artmasıyla çimento hamuru içerisinde iç
gerilemeler oluşturmuş ve betonun genleşmesine neden olmuştur. Su-toz oranının
artmasıyla aynı sıcaklıktaki genleşme katsayıları azalmıştır. Pomzalı serilerin ısıl
10
-6
o
Isıl genleşme katsayısı x10 , 1/ C
genleşme katsayılarının -1.65 x 10-6 ile 4.0 x 10-6 1/oC arasında olduğu gözlenmiştir.
5
0
-5
-10
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
-15
-20
-25
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900 1000
o
Sıcaklık, C
Şekil 4.43. Pomzalı serilerde ısıl genleşme katsayısının sıcaklıkla değişimi
119
KYB’de tüf agregası kullanıldığında ısıl şekil değiştirme oranlarının pomzalı
serilerinkine benzer değerler aldığı görülmüştür (Şekil 4.44). Pomza gibi volkanik
kökenli olan tüf agregaları gözenekli bir agrega olup sıcaklık değişimi sırasında
betonda oluşan iç gerilmelerin karşılanmasını sağlamaktadır. Đri agrega olarak tüfün
kullanıldığı serilerde ısıl şekil değiştirme oranı 150 oC’ye kadar önemli derecede
değişmemiştir. Yine çimento hamurunda bağlı olan suyun buharlaşması ve doğal
kumun yapısının sıcaklık artışıyla değişmesi nedeniyle 550 ile 650 oC arasında
kırmataş ve pomzalı serilerdeki benzer durum gözlenmektedir. Diğer bir değişle bu
sıcaklıklarda serilerin ısıl genleşme katsayıları artmıştır. Ancak bu artış 20 ile 150 oC
arasında elde edilen ısıl şekil değiştirme oranı kadar değildir. Bunun nedeni de hem
agregada bulunan hem de çimento hamuruna sürüklenen boşluk miktarının kırmataşlı
-3
Isıl şekil değiştirme x10 , dL/Lo
serilere göre daha fazla olması ve sıcaklığın etkisiyle agregada oluşan büzülmelerdir.
5
0
-5
-10
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
-15
-20
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900 1000
o
Sıcaklık, C
Şekil 4.44. Tüflü serilerde ısıl şekil değiştirme oranı
Tüflü serilerin ısıl genleşme katsayıları incelendiğinde (Şekil 4.45), 90 oC’lik
sıcaklığa kadar ısıl genleşme katsayısının arttığı görülmüştür. Bu artış, çimento
hamurunda tutulan kristal suyunun sıcaklık artışıyla buharlaşmaya başlayarak iç
gerilmeler oluşturmasındandır. Oluşan bu küçük gerilmeler çimento hamurunda
oluşan gerilmelerdir. Aynı zamanda tüf agregalarının pomza agregalarına göre daha
yoğun yapıya sahip olmalarından dolayı, başlangıçtaki sıcaklık aralıklarında tüflü
120
serilerin ısıl genleşme katsayısı pomzalı serilerin ısıl genleşme katsayılarından daha
yüksek değerler almıştır. Tüf agregalarının sıcaklık artışına bağlı olarak büzülmeye
başlaması nedeniyle serilerin ısıl genleşme katsayıları negatif bölgede yer
almaktadır. Sıcaklık derecesinin artarak 550 ile 650 oC’ye ulaşmasıyla tüflü serilerin
ısıl genleşme katsayısı da çimento hamuru ve doğal kumun yapısındaki değişime
bağlı olarak artmıştır. Fakat bu artış miktarına rağmen ısıl genleşme katsayısı değeri
ilk sıcaklık değerlerindeki ısıl genleşme katsayısı değerlerini aşmamıştır. Sıcaklığın
daha da artmasıyla agregaların büzülmesinden dolayı ısıl genleşme katsayısı daha da
azalmıştır. Su-toz oranının artmasıyla birlikte tüm sıcaklık değerlerinde genel olarak
ısıl genleşme katsayıları da boşluk miktarının artarak iç gerilmelerin azaltılmasından
dolayı daha düşük değerler almıştır. Tüflü serilerde elde edilen en fazla ısıl genleşme
5
-6
o
Isıl genleşme katsayısı x10 , 1/ C
katsayısı su-toz oranına göre 0.93x10-6 ile 2.16x10-6 1/oC arasında değerler almıştır.
0
-5
-10
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
-15
-20
-25
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900 1000
o
Sıcaklık, C
Şekil 4.45. Tüflü serilerde ısıl genleşme katsayısının sıcaklıkla değişimi
Diyatomitle üretilen serilerin ısıl şekil değiştirme oranları Şekil 4.46’da verilmiştir.
Diyatomit diğer hafif agregalardan pomza ve tüf gibi volkanik kökenli olmamasına
rağmen, oldukça yüksek gözeneklilik değerine sahip olan bir agregadır. Bu
özeliğinden dolayı da ısıl gerilmeler altındaki şekil değiştirme davranışı da pomzalı
ve tüflü serilerinkine benzer olduğu görülmüştür. Yine 150 oC’ye kadar ısıl şekil
121
değiştirme oranlarında önemli bir değişim elde edilmemiştir. En fazla ısıl şekil
değiştirme oranları en düşük su-toz oranına sahip olan serilerde olduğu gözlenmiş
olup, su-toz oranının artmasıyla birlikte artan boşlukların iç gerilmeleri
azaltmasından dolayı şekil değiştirme oranı da azalmıştır. Diğer agregalarla üretilen
serilerde olduğu gibi 550 ile 650 oC arasında çimento hamuru tarafından tutulan
suyun buharlaşması ve doğal kumda oluşan değişimden kaynaklanan iç gerilmelerin
artmasından dolayı diyatomitli serilerin ısıl şekil değiştirme oranları da artmıştır.
Ancak bu artış kırmataşlı serilerde görüldüğü kadar yüksek olmayıp, pomza ve tüfle
Isıl şekil değiştirme x10
-3
, dL/Lo
üretilen serilerin ısıl şekil değiştirmesi gibi negatif bölgede yer aldığı gözlenmiştir.
5
0
-5
-10
-15
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
-20
-25
-30
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900 1000
o
Sıcaklık, C
Şekil 4.46. Diyatomitli serilerde ısıl şekil değiştirme oranı
Yüksek gözeneklilik oranına sahip olan diyatomit agregalarıyla üretilmiş serilerin ısıl
genleşme katsayıları incelendiğinde (Şekil 4.47), su-toz oranının artmasıyla birlikte
artan boşluklar ve çimento hamuruna beton karışımı sırasında sürüklenmiş hava
nedeniyle ısıl genleşme katsayısı önemli derecede azalmıştır. Isıl genleşme
katsayısının neredeyse tüm su-toz oranlarında negatif değerler almasında da
diyatomitin yüksek gözeneklilik oranı ve sıcaklıkla birlikte kalsine olarak büzülme
göstermesi etkili olmuştur. Diyatomitle üretilen serilerdeki boşluk oranı diğer
agregalarla üretilen serilerinkinden daha fazla olmasından dolayı, diyatomitli
serilerde elde edilen ısıl genleşme katsayısı da daha düşük değerler almıştır. Su-toz
122
oranına bağlı olarak serilerde en fazla ısıl genleşme katsayısı 100 oC’ye kadar olan
sıcaklıkta, henüz deforme olmamış olan çimento hamurunda oluşan iç gerilmelerden
kaynaklanmıştır. Ancak, diyatomitin yüksek gözenekliliği ile bu oluşan gerilmeler
veya ısıl genleşmeler, pomza ve tüfle üretilen serilerdekine göre daha az olduğu
görülmüştür. Su-toz oranına bağlı olarak diyatomitli serilerin ısıl genleşme katsayısı
o
0
Isıl genleşme katsayısı x10 , 1/ C
5
-6
değerleri en çok 0.46 x 10-6 ile 1.86 x 10-6 1/oC arasında değerler aldığı görülmüştür.
-5
-10
-15
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
-20
-25
-30
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900 1000
o
Sıcaklık ( C)
Şekil 4.47. Diyatomitli serilerde ısıl genleşme katsayısının sıcaklıkla değişimi
Görüldüğü gibi tüm hafif agregalarla üretilen serilerin ısıl genleşme katsayıları,
normal agrega ile üretilen serilerinkinden önemli derecede düşüktür. Betonun ısıl
genleşme katsayısı üzerinde, beton bileşenlerinden agreganın ısıl gerilemeler
altındaki davranışı ve beton içerisindeki boşluk oranı önemli derecede etkilidir.
Boşluk oranı arttıkça betonun ısıl gerilmeler altındaki genleşmesi azaltılabilmektedir.
Bunun için kendiliğinden yerleşen beton üretiminde kırmataş agregasının tamamının
veya bir bölümünün hafif agregayla değiştirebileceği gibi, betonun içerisine kapalı
hava kabarcıkları da sürüklenebilir. Tıpkı betonun donma-çözülme dayanıklılığını
arttırmak için hava sürükleyici katkılar kullanıldığı gibi, aynı şekilde sıcaklık artışı
nedeniyle oluşan ısıl gerilmelerin de azaltılması için hava sürükleyici katkılar
oldukça büyük yarar sağlayacaktır. Kendiliğinden yerleşen betonların ısıl genleşme
katsayısının azaltılmasıyla, özellikle yüksek sıcaklıklarda ( 550 oC üstünde) betonda
123
hem çimento hamurundaki jel yapıda oluşan deformasyonlar hem de agregada oluşan
mikro çatlamalar nedeniyle agrega-çimento ara yüzeyinde oluşan deformasyonlar
büyük ölçüde önlemiş olacaktır. Böylece yapılar yangın durumu gibi yüksek
sıcaklığa maruz kaldıklarında daha fazla ayakta duracak ve can kaybı önlenecektir.
4.2.3. Hafif Agrega Türü ve Su-toz Oranının KYB’de Dayanıklığa Etkisi
Hafif ve normal agregalı KYB’lerin dayanıklıklarının ortaya konması amacıyla
KYB’lerin kılcallık katsayısı değeri ile yüzeysel aşınma dayanımları belirlenmiştir.
4.2.3.1. Kılcallık Katsayısı
Farklı agregalarla üretilmiş olan kendiliğinden yerleşen betonların kılcallık
katsayıları Şekil 4.48’de görülmektedir. Harç bileşenleri aynı olan kendiliğinden
yerleşen betonların agregaları değiştirildiğinde, agreganın gözenek yapısına ve harcın
içerisindeki kılcal boşluklara göre değişim göstermiştir. En fazla kılcallık katsayısı
değerleri tüm su-toz oranlarında diyatomitle üretilen serilerde elde edilmiştir.
Diyatomitin yapı olarak süngerimsi ve yüksek oranda boşluk içeren bir agrega
olduğu daha önce belirtilmişti. Boşluk miktarından çok boşlukların kılcal şekilde
olması, kılcallık katsayısını daha da arttırmaktadır. Dolayısıyla diyatomitin yapısında
diğer agregalardakine göre çok daha fazla kılcal boşluk bulunduğu anlaşılmaktadır.
Diyatomit gibi gözenekli yapıya sahip olan pomza ve tüfle üretilen betonların
kılcallık katsayılarının da kırmataşla üretilen serilerinkine oldukça yakın olduğu
görülmüştür. Pomza agregası kırmataş agregasına göre daha gözenekli olmasına
rağmen gözenek yapısı yarı açık boşluklardan oluşmaktadır. Benzer şekilde tüf
agregası da pomza ve diyatomit agregalarına göre daha yoğun bir yapıya sahip olup
boşluk çapları diyatomit agregasınınkine göre daha geniş olduğu anlaşılmaktadır.
Çünkü boşluk çapının küçülmesiyle kılcallık katsayısı artmaktadır. Kırmataşlı
serilerde elde edilen kılcallık katsayısı agregadan çok harçta bulunan kapiler
boşluklardan dolayı elde edilmiştir. Kılcallık katsayısı üzerinde agrega-çimento
hamuru ara yüzeyi de etkilidir. Genel olarak prüzlü bir yüzeye sahip olan pomza ile
124
üretilen
serilerde
bazı
su-toz
oranlarındaki
kılcallık
katsayısı
kırmataşlı
serilerinkinden daha düşük değer almasını sağlamıştır. Benzer şekilde tüfle üretilen
serilerde de kırmataşlı serilere yakın değerler elde edilmiştir. Pomza, tüf ve
diyatomitle üretilen serilerde hava sürükleyici katkı kullanılması da harcın içerisinde
kapalı boşluklarla kılcal boşlukların bağlantılarını keserek kılcal boşlukların
azalmasını sağlamıştır. Tüm serilerden elde edilen kılcallık katsayısı normal betonun
-5
2
Kılcallık x 10 , cm /dak
kılcalık katsayısına göre daha az değerler aldığı gözlenmiştir (Yıldırım vd., 2003).
200
Kırmataş
Pomza
Tüf
Diyatomit
175
150
125
100
75
50
25
0
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
Su-toz oranı
Şekil 4.48. KYB’de su-toz oranı ve agrega tipine göre kılcallık katsayısının değişimi
4.2.3.2. Aşınma Dayanımı
Agrega türleri ve su-toz oranlarına göre kendiliğinden yerleşen betonların aşınma
kayıpları Şekil 4.49’da verilmiştir. Su-toz oranının arttırılmasıyla betonlardaki
boşluk oranı da artmıştır. Boşluk miktarının artmasıyla birlikte aşınma kayıpları da
artmıştır. Kırmataşlı serilerde su-toz oranına bağlı olarak aşınma kayıpları 12 ile 15.5
mm arasında değerler almaktadır. Hafif agregalı betonların aşınma değerleri de yine
su-toz oranlarına bağlı olarak pomzalı serilerde 30 ile 40 mm arasında; tüflü serilerde
29 ile 44 mm arasında; diyatomitli serilerde de 27 ile 45 mm arasında değerler
almıştır. Her su-toz oranı için agrega türü göz önüne alındığında, genellikle aşınma
dayanımı yüksek olan agregalarla üretilmiş serilerin aşınma kayıplarının düşük
olduğu görülmüştür. Hafif agregalı serilerin aşınma kayıplarının kırmataşlı serilere
125
göre oldukça yüksek olmasının nedeni, agregaların yüksek oranda gözenekli yapıya
sahip olmalarının yanında, hafif agregalı serilerin üretiminde kullanılan hava
sürükleyici katkı da etkilidir. Çünkü hava sürükleyici katkı betondaki boşluk
miktarını arttırmaktadır. Agregalar içerisinde en düşük aşınma kaybı kırmataş
agregalarında elde edildiğinden, en düşük aşınma kaybı da kırmataşla üretilen
kendiliğinden yerleşen betonlarda elde edilmiştir. Diğer yandan kendiliğinden
yerleşen betonlarda en yüksek aşınma kaybı, diyatomitle üretilen serilerde elde
Aşınma kaybı (LB ), mm
edilmiş olup, diyatomit agregasının aşınması diğer agregalara göre daha fazladır.
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Kırmataş
Tüf
0.28
Pomza
Diyatomit
0.31
0.34
0.36
0.38
Su-toz oranı
Aşınma kaybı (LB ), mm .
Şekil 4.49. KYB’de su-toz oranına ve agrega tipine göre aşınma kaybının değişimi
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
-0.0311x
y = 60.468e
2
R = 0.9697
10
15
20
25
30
35
40
45
Basınç dayanımı (fc), MPa
Şekil 4.50. Aşınma kaybı ile basınç dayanımı arasındaki ilişki
126
50
Basınç dayanımını etkileyen agrega türü direk olarak aşınma dayanımlarını da
önemli derecede etkilemiştir. Dolayısıyla basınç dayanımıyla aşınma kaybı arasında
ilişki kurulabilir. Şekil 4.50’de agrega türü göz ardı edilerek kendiliğinden yerleşen
betonlara ait serilerin basınç dayanımları ile aşınma kayıpları arasındaki ilişki
görülmektedir. Açıkça görüldüğü gibi
basınç dayanımının artmasıyla aşınma
kayıpları da azalmaktadır ve noktalar arasından geçirilen eğim çizgisi yüksek
belirlilik katsayısına sahiptir (R2= 0.9697). KYB’nin basınç dayanım değeri
bilindiğinde aşınma kaybı değeri aşağıda verilen Denklem 4.5 ile tahmin edilebilir.
LB = 60,468.e −0, 0311. f c
(4.5)
Eşitlikte; LB, aşınma miktarı (mm); fc, 28 günlük küp basınç dayanımı (MPa)’dır.
4.2.4. KYB’de Mikroyapı Đncelemesi
Mikroyapı incelemesinde genel olarak serilerdeki agrega çimento hamuru ara
yüzeyleri incelenmiştir. Çünkü betonlarda agrega çimento hamuru ara yüzeyleri,
betonun mekanik özelikleri üzerinde bileşen özelikleri kadar önemli derecede etkiye
sahiptir. Kırmataşlı serilerin mikroyapı incelemesi Şekil 4.51’de görülmektedir.
Agrega ile hidrate olmuş çimento hamuru arasında oldukça yoğun bir bağ oluştuğu
gözlenmektedir. Çimento hamuru ile agrega yüzeyi arasındaki temas yüzeyinin
yaklaşık 15 µ kalınlığında olduğu görülmüştür. Mikroyapı incelemesinde kullanılan
numunelerin su-toz oranlarının 0.28 olmasına rağmen, kullanılan kimyasal katkının
çimento taneciklerini homojen bir şekilde dağılmasını sağlayarak hem çimento
hamurunda hem de agrega ile çimento hamuru arasındaki temas yüzeyinde oldukça
yoğun bir şekilde hidratasyon ürünlerinin oluşmasını sağlamıştır. Hem agregaçimento hamuru ara yüzeyinin yoğun bir yapıya sahip olması hem de agregaların
özeliklerinden dolayı kırmataşlı serilerin mekanik özelikleri de yüksek değerler
almaktadır. Çimento taneciklerinin homojen bir şekilde dağılmasıyla hamur
içerisindeki boşluk oranı azaltılmıştır. Ayrıca ince malzeme olarak taş tozunun
kullanılmasıyla, arttırılan CaO içeriği sayesinde daha yoğun C-S-H ürünleri
oluşmuştur. Diğer ince malzeme olan uçucu külün kullanılmasıyla da, açığa çıkan
127
Ca(OH)2 ürünlerinin uçucu kül ile kimyasal reaksiyonla bağlanarak yeni C-S-H
ürünleri oluşturmakta ve böylece hidrate ürünlerinin daha yoğunlaşması sağlanmıştır.
Çimento
hamuru
Kırmataş
Şekil 4.51. Kırmataşlı serilerde agrega-çimento hamuru ara yüzeyi
Pomzayla üretilen serilerde, pomza ile çimento hamuru arasındaki bölge
incelendiğinde (Şekil 4.52), kırmataşlı serilerde olduğu gibi oldukça yoğun hidrate
ürünleri gözlenmektedir. Bununla birlikte birleşim bölgesi kırmataşlı serilerde belirli
iken pomza agregası ile çimento hamuru birleşim yeri kırmataşlı serilerdeki kadar
belirli değildir. Bu durum da, pomza agregasıyla üretilen serilerde agrega çimento
hamuru arasındaki kenetlenmenin daha fazla olduğunu ortaya koymaktadır.
Pomzanın yüzeyindeki yarı açık gözeneklerde bulunan serbest su, pomzanın
yüzeyine yapışan çimento tanecikleriyle reaksiyona girerek, yüzeye doğru yarı açık
olan gözeneklerde de hidrate çimento ürünlerinin oluşmasını sağlamışlardır.
Dolayısıyla pomzanın gözenek yapısı ve yüzeyinin pürüzlü olması nedeniyle agregaçimento hamuru ara yüzeyi kırmataşlı serilerdeki arayüzey bölgesine göre daha
yoğun bir yapıya sahiptir. Ancak agrega özeliklerinden dolayı pomzalı serilerin
mekanik özelikleri normal agregalı serilerinkine göre daha düşük değerler almıştır.
128
Çimento
hamuru
Pomza
Şekil 4.52. Pomzalı serilerde agrega-çimento hamuru ara yüzeyi
Volkanik tüf
Çimento
hamuru
Şekil 4.53. Tüflü serilerde agrega-çimento hamuru ara yüzeyi
129
KYB’de agrega olarak kullanılan tüfün yüzeyi de pürüzlüdür. Ancak tüfün içerdiği
gözenekler pomza agregasındaki gibi yarı açık değildir. Ayrıca tüfde bulunan boşluk
oranı da pomza agregasındakine göre daha azdır. Dolayısıyla tüfle üretilen serilerde
agrega-çimento hamuru ara yüzeyi kırmataşlı serilerin mikro yapısında olduğu gibi
kolaylıkla görülebilmektedir (Şekil 4.53). Bununla birlikte tüfün yüzeyinin girintili
çıkıntılı olmasından dolayı agrega-çimento hamuru arasındaki kenetlenme kırmataşlı
serilere göre nispeten yüksektir. Ancak tüfün aşınma dayanım gibi bazı karakteristik
özelikleri kırmataştan daha düşük olduğundan dolayı tüfle üretilen KYB’lerin de
mekanik özelikleri kırmataşlı serilere göre daha düşük değerler aldığı gözlenmiştir.
Diyatomit
Çimento
hamuru
Şekil 4.54. Diyatomitli serilerde agrega-çimento hamuru ara yüzeyi
Diyatomitle üretilen serilerin mikro yapıları incelendiğinde, agrega-çimento ara
yüzeyinin çok zayıf olduğu açıkça görülmektedir (Şekil 4.54). Diyatomit agregası
pomza ve tüfe göre daha yüksek oranda boşluk içermesine rağmen gözeneklerin
yapısı açık olduğundan, bu durum agreganın su tutuculuk özelliğini arttırmaktadır.
Beton üretiminde karışıma diğer agregalar gibi doygun halde katılan diyatomit
agregaları, yüksek su tutucu özeliği nedeniyle yüzeyine yapışan çimento tanelerinin
130
zamanla hidrate ürün oluşturmasını önlemiştir. Dolayısıyla agrega-çimento ara
yüzeyinde belirgin bir şekilde görülen ve zayıf bağ olarak bilinen sınırın oluşmasına
neden olmuştur. Bu zayıf bağ literatürde “wall efect” olarak da adlandırılmaktadır
(Ünal vd., 2005; Topçu ve Uygunoğlu, 2007). Hem agrega-çimento hamuru ara
yüzeyinde zayıf bağ oluşması hem de diyatomitin diğer agregalara göre daha kırılgan
yapıda olmasından diyatomit hafif agregasıyla üretilen KYB’lerin mekanik özelikleri
diğer agregalarla üretilen serilere göre çok daha düşük değerler aldığı görülmüştür.
Sürüklenmiş
hava boşlukları
Şekil 4.55. Çimento hamuruna sürüklenmiş hava boşluklarından bir görünüm
Hafif agregalı serilerin tamamında hafif agregaların homojen dağılımını sağlamak ve
ayrışmasını önlemek amacıyla kullanılan hava sürükleyici katkı ile oluşturulmuş
hava kabarcıklarının harç içerisindeki dağılımı Şekil 4.55’de görülmektedir.
Sürüklenmiş olan hava kabarcıklarının tümü küresel halde ve birbirinden bağımsız
bir şekilde harç içerisinde dağılmışlardır. Harç içerisine sürüklenmiş hava
kabarcıklarının boyutu yaklaşık olarak 50 µ ile 300 µ arasında değişmektedir.
Bununla birlikte Şekil 4.55’te küresel olmayan boşluklar da görülmektedir. Bu
boşluklar da betonun yerleştirilmesi sırasında oluşmuş olan hapsolmuş boşluklardır.
131
5. SONUÇLAR
KYB üretiminde farklı agregalar kullanılarak taze ve sertleşmiş beton özelikleri
incelenmiş ve elde edilen deneysel sonuçlar aşağıda alt başlıklar halinde verilmiştir.
5.1. Taze Beton Deneyleri ile Đlgili Sonuçlar
•
Kırmataşla üretilen KYB’lerde betonun taze birim ağırlığı su-toz oranına bağlı
olarak 2325 ile 2283 kg/m3 arasında değerler almıştır. Pomza, tüf ve diyatomit
gibi hafif agrega kullanılması durumunda KYB’nin taze birim ağırlığı 1814 ile
1640 kg/m3 arasında değerler almıştır. Hafif agregaların kullanılmasıyla
KYB’nin taze haldeki birim ağırlığının önemli derecede azaltıldığı görülmüştür.
•
Kırmataşla ve tüfle üretilen KYB serileri, çökmede yayılma değerleri açısından
kabul edilir doldurma yeteneğine sahip olmaları için 0.31 su-toz oranı üzerinde
üretilmelidirler. Pomza ve diyatomitle üretilen seriler de çökmede yayılma
değerleri açısından tüm su-toz oranında uygun doldurma yeteneğine sahiptirler.
•
V-kutusu deneyi açısından, kırmataşla üretilen KYB’lerin su-toz oranları 0.28 ile
0.36 arasındayken viskozite sınıfları VF2’dir. Aynı betonların viskozite sınıfı
0.38 su-toz oranında VF1 olduğu görülmüştür. Hafif agregalarla üretilen
KYB’lerin tüm su-toz oranlarındaki viskozite sınıflarının da VF1 olduğu görüldü.
•
Hafif agregalı KYB üretiminde hava sürükleyici katkı kullanılmasıyla hafif
agregaların harç içerisinden ayrışarak betonun aşırı şekilde yayılması önlenmiştir.
•
KYB’ler 500 mm çökmede yayılma süresi (T500) açısından sınıflandırıldığında,
0.28 ile 0.34 arasındaki su-toz oranlarında ve kırmataşla üretilen seriler VS2
sınıfındadır. Su-toz oranı 0.36 ve 0.38’de kırmataşlı KYB’ler de VS1 sınıfında
yer aldığı görülmüştür. Pomzayla üretilen KYB’ler, 0.28 ve 0.31 su-toz oranında
VS2 sınıfındayken, daha yukarı su-toz oranlarında VS1 sınıfında yer aldığı
gözlenmiştir. Tüfle en düşük su-toz oranında üretilen seriler VS2 sınıfında; diğer
132
su-toz oranında tüfle üretilmiş olan seriler de VS1 sınıfındadır. Diyatomitle
üretilen serilerin de tüm su-toz oranlarında VS1 sınıfında yer aldığı görülmüştür.
•
L-kutusu deneyinde istenilen aralıklardaki geçebilme oranı kırmataşla üretilmiş
KYB serilerinde 0.38 su-toz oranında; pomzalı serilerde 0.31 su-toz oranında;
tüflü serilerde 0.36 su-toz oranında; diyatomitli serilerde de 0.28 su-toz oranında
elde edilmiştir. Doldurma kutusu deneyinde istenilen aralıktaki geçebilme
oranları kırmataşlı KYB’lerde 0.38 su-toz oranında; pomzalı ve tüflü serilerde
0.31 su-toz oranında; diyatomitli serilerde de 0.28 su-toz oranında elde edilmiştir.
•
Elek ayrışma deneyi açısından kırmataşla üretilen ve 0.34 su-toz oranına kadar
olan seriler yüksek ayrışma direncine sahip olup, bloklaşma riskleri oldukça
yüksek olduğu görülmüştür. Su-toz oranı 0.34 üzerindeki kımataşla üretilen
serilerin de SR2 sınıfında yer aldığı görülmüştür. Su-toz oranı 0.36’da hafif
agregalarla üretilen seriler SR1 sınıfında yer alırken, 0.28 ile 0.34 su-toz oranları
arasında hafif agregalarla üretilen seriler de SR2 sınıfında yer alığı görülmüştür.
5.2. Sertleşmiş Beton Deneyleri ile Đlgili Sonuçlar
5.2.1. Mekanik Özeliklerle Đlgili Sonuçlar
•
Vibrasyon kullanmadan kalıba yerleştirilen KYB’lerde doldurma ve yerleştirme
sırasında oluşan kusurlar azaldığından, farklı kalıplarla üretilen numuneler
arasındaki dayanım farkı da normal betondaki dayanım farkına göre önemli
derecede azaltıldığı gözlenmiştir. Diğer yandan su-toz oranının artmasıyla 0.99
olan silindir-küp dayanım oranları 0.91’e kadar azaldığı görülmüştür. Diyatomit
agregalarının diğer hafif agregalara göre daha kırılgan yapılarından dolayı silindir
numunelerdeki kusur miktarının artmasına neden olarak düşük su-toz oranlarında
bile daha düşük dayanım değerleri elde edilmesine neden olduğu görülmüştür.
•
Yüksek oranda su azaltıcı özelliği olan KYB katkılarıyla özellikle düşük su-toz
oranlarında üretilen 7 günlük betonların dayanım değrleri 28 günlük betonların
% 86 ile 90 oranları arasında elde edilmiştir. Üç günlük basınç dayanım değerleri
133
de 28 günlük dayanımın % 65 ile 70 oranları arasında yer aldığı gözlenmiştir.
Hafif agregalı betonların tümünde de ilk yaşlardaki dayanım artışları oldukça
yüksek olduğu görülmüştür. Hafif agregalarla üretilen serilerdeki 3 günlük
dayanım artışı % 45 ile 70 arasında değişmiştir. 28 günlük dayanım değerlerine
göre, 7 günde yaklaşık olarak % 67 ile % 95 oranları arasında ulaşılmıştır. En
düşük dayanım artışları özellikle ilk yaşlarda diyatomitli serilerde elde edilmiştir.
•
Kırmataşla en düşük su-toz oranında üretilen KYB serilerinin 3 ile 90 gün
arasındaki basınç dayanımları 35 ile 60 MPa arasında değerler aldığı
gözlenmiştir. Aynı su-toz oranı ve aynı yaş aralığı için hafif agregalı serilerde
basınç dayanımı değerleri pomzalı serilerde 15 ile 28 MPa; tüflü serilerde 16 ile
25 MPa; diyatomitli serilerde 9 ile 22 MPa arasında değerler aldığı görülmüştür.
Su-toz oranının arttırılmasıyla tüm serilerin basınç dayanımı değerleri azalmıştır.
•
KYB’lerin basınç dayanımları ile beton üretiminde kullanılan iri agregaların
dayanımları arasında doğrudan ilişki olduğu gözlenmiştir. Normal agregalı
KYB’de agreganın dayanımı hafif agregalara göre yüksek olduğundan betonun
da dayanımı oldukça yüksek değerlere ulaşmıştır. Ancak hafif agregalı
KYB’lerde agregaların dayanımları normal agregalara göre daha düşük ve daha
kırılgandır. Bundan dolayı üretilen KYB’lerin basınç ve çekme dayanımları da
normal agregayla üretilen KYB’lerinkine göre daha düşük olduğu gözlenmiştir.
•
KYB serilerinde agrega tipi göz ardı edilerek 3 ile 90 gün aralığındaki tüm sutoz oranında üretilen numunelerin yarmada çekme dayanımıyla basınç dayanımı
arasında yüksek belirlilik derecesine sahip doğrusal bir ilişki olduğu görülmüştür.
•
Farklı agregalarla üretilmiş tüm KYB serilerinin gerilme-şekil değiştirme
eğrilerinde su-toz oranının artmasıyla sabit gerilmeler için şekil değiştirme
oranlarının arttığı görülmüştür. Farklı agregalarla üretilen tüm KYB serilerinde
gerilme-şekil değiştirme eğrilerinden elde edilen elastisite modülleri de su-toz
oranının artmasıyla azaldığı görülmüştür. Kırmataşla üretilen serilerin elastisite
modülleri su-toz oranına göre 39 ile 23 GPa arasında değişirken, pomzalı
134
serilerde yaklaşık 5 ile 18 GPa arasında; tüflü serilerde 6.5 ile 11 GPa arasında;
diyatomitli serilerde de 3.857 ile 9.394 GPa arasında değerler aldığı gözlenmiştir.
•
Yarmada çekme dayanımları da kullanılan agrega tipine göre farklılık göstermiş
olup, basınç dayanımında olduğu gibi agreganın dayanımıyla doğrudan ilişkili
olduğu görülmüştür. Kırmataşlı serilerde en düşük su-toz oranında ve 3 ile 90
gün arasındaki yarmada çekme dayanımları 2.86 ile 4.23 MPa arasında olduğu
gözlenmiştir. Aynı yaş aralığındaki hafif agregalı serilerde de çekme dayanımının
pomzalı serilerde 1.25 ile 2.02 MPa arasında; tüflü serilerde 1.16 ile 1.64 MPa;
diyatomitli serilerde 0.72 ile 1.30 MPa arasında değiştiği gözlenmiştir. Su-toz
oranının artmasıyla tüm serilerin yarma dayanımlarının da azaldığı görülmüştür.
5.2.2. Fiziksel Özeliklerle Đlgili Sonuçlar
•
Kırmataşla en düşük su/toz oranlarında üretilen KYB serilerinin 3-90 günlük
ultrases geçiş hızları yaklaşık olarak 4.26 ile 4.73 km/sn arasında değişirken;
su/toz oranının 0.38’e yükselmesiyle aynı yaş aralığında ve aynı KYB serilerinde
elde edilen ultrases geçiş hızları 4.17 ile 4.45 km/sn arasında olduğu görülmüştür.
•
En düşük su/toz oranında üretilen ve 3-90 gün zaman aralığındaki hafif agregalı
KYB’lerdeki ultrases geçiş hızlarının pomzayla üretilen serilerde 3.12 ile 3.68
km/sn arasında; tüfle üretilmiş olan serilerde 3.05 ile 3.5 km/sn arasında;
diyatomitle üretilmiş olan serilerde ise 2.8 ile 3.3 km/sn değerler aldığı
görülmüştür. Su-toz oranının ve KYB’nin birim hacim ağırlık değerinin
azalmasıyla ultrases geçiş hızının da daha düşük değerler aldığı gözlenmiştir.
•
Normal agregayla üretilen KYB’lerin birim hacim ağırlık değerleri su-toz oranına
bağlı olarak 2200 ile 2180 kg/m3 arasında değiştiği görülmüştür. Bu ağırlıklar
normal betona göre daha fazladır. Ancak KYB’de normal agrega yerine hafif
agrega kullanılması durumunda serilerin birim hacim ağırlıkları önemli derecede
azaltılmıştır. Pomzayla üretilen serilerin birim hacim ağırlıkları 1400 ile 1540
kg/m3; tüfle üretilen serilerin birim hacim ağırlıkları 1710 ile 1470 kg/m3;
135
diyatomitli serilerin birim hacim ağırlıkları da 1450 ile 1350 kg/m3 arsında
değerler aldığı gözlenmiştir. Tüflü serilerin en düşük su-toz oranındaki serisi yarı
hafif beton sınıfında iken diğer serileri hafif beton sınıfındadır. Pomza ve
diyatomitli seriler de tüm su-toz oranında hafif beton sınıfında yer almaktadır.
•
Birim hacim ağırlık değerlerinin artmasıyla hem normal hem de hafif agregayla
üretilmiş KYB’lerin porozite ve su emme değerleri artmıştır. Porozite ve su
emme üzerinde hafif agregaların gözenek yapısının da etkili olduğu görülmüştür.
•
Pomzanın gözeneklerinin yarı açık veya kapalı durumda olması, tüf agregasının
da hafif agregalar içerisinde yoğun bir yapıya sahip olup daha az gözenek
içermesinden dolayı birbirine yakın değerler almışlardır. Diyatomit agregasının
diğer agregalara göre çok yüksek oranda açık ve birbiriyle bağlantılı gözenek
içermesinden dolayı yüksek porozite ve su emmeye sahip oldukları görülmüştür.
•
Kırmataşla üretilen KYB serilerinde su-toz oranına bağlı olarak ısı iletkenlik
katsayıları 1.52 ile 1.32 W/mK arasında değiştiği görülmüştür. Pomza, tüf ve
diyatomit gibi gözenekli hafif agregaların KYB üretiminde kullanılmasıyla
KYB’lerin ısı iletkenlik katsayılarının önemli derecede azaldığı gözlenmiştir.
•
Pomzalı KYB serilerinin ısı iletkenlik katsayıları 0.66 ile 0.55 W/mK arasında
değiştiği gözlenirken; tüfle üretilen serilerde ısı iletkenlik katsayısı 0.99 ile 0.85
W/mK arasında; diyatomitli serilerde de 0.58 ile 0.46 W/mK arasında değiştiği
gözlenmiştir. Tüm KYB serilerinde su-toz oranının artmasıyla betonun
yoğunluğu azalmış ve serilerin ısı iletkenlik katsayılarının azaldığı görülmüştür.
•
Normal betonlarda olduğu gibi KYB’lerde de, farklı sıcaklıklar etkisinde bulunan
betonun ısıl genleşme katsayısı üzerinde agrega türünün, agreganın minerolojik
yapısının ve agreganın sıcaklık etksindeki davranışının önemli derecede etkisi
olduğu görülmüştür. Su-toz oranına bağlı olarak kırmataşla üretilen KYB
serilerinin ısıl genleşme katsayıları 20 ile 1000 oC sıcaklık değerleri arasında
en fazla 8 x 10-6 ile 14 x 10-6 1/oC arasında değerler aldığı görülmüştür.
136
•
Pomzayla üretilmiş olan KYB serilerinin ısıl genleşme katsayıları 20 ile 1000
o
C sıcaklık değerlerinde su-toz oranına bağlı olarak en fazla -1.65 x 10-6 ile 4.0
x 10-6 1/oC arasında değerler alırken, tüflü serilerin ısıl genleşme katsayısı en
fazla 0.93 x 10-6 ile 2.16 x 10-6 1/oC arasında; diyatomitli serilerin ısıl genleşme
katsayısı da en fazla 0.46 x 10-6 ile 1.86 x 10-6 1/oC arasında olduğu görülmüştür.
•
Kırmataşla üretilen KYB’ler ısıl genleşme katsayıları açısından normal
betonların ısıl genleşmeleriyle karşılaştırıldığında, kırmataşla üretilen KYB’ler
içerdiği silisli kum ve ince malzeme miktarının fazla olmasından dolayı daha
normal betona göre daha fazla genleşme katsayısına sahip oldukarı görülmüştür.
•
KYB üretiminde Pomza tüf ve diyatomit gibi hafif agrega kullanılmasıyla
betonların ısıl genleşme katsayısının hem normal agregalı KYB’lerin hem de
normal betonların ısıl genleşme katsayılarına göre daha düşük değere sahip
olduğu görülmüştür. Su-toz oranının arttırılmasıyla serilerin ısıl genleşme
katsayıları azalmıştır. Normal betonlara göre daha az boşluk içeren KYB’de sutoz oranını arttırmak yerine hava sürükleyici kullanılması daha etkili olacaktır.
5.2.3. Dayanıklılıkla Đlgili Sonuçlar
•
Harç bileşenleri aynı olan KYB’lerin iri agregaları değiştirildiğinde, kılcallık
katsayıları da agreganın gözenek yapısına ve harcın içerisindeki kılcal boşluklara
göre değişim göstermiştir. Diyatomitin yapı olarak süngerimsi ve yüksek oranda
boşluk içermesinden dolayı tüm seriler içerisinde diyatomitli seriler en fazla
kılcallık katsayısına sahiptir. Pomza ve tüf kapalı veya yarı açık gözeneklere
sahip
olduklarından
kılcallık
katsayıları
kırmataş
agregasıyla
üretilen
serilerinkine çok yakın değerlere sahip olduğu görülmüştür. Tüm serilerin
kılcallık katsayıları normal betonun kılcallık katsayısına göre oldukça düşüktür.
Ayrıca su-toz oranının artmasıyla tüm serilerin kılcallık katsayısı da artmıştır.
•
KYB serileri içerisinde en düşük aşınma kaybı kırmataşla üretilen betonlarda
elde edilirken, en yüksek aşınma kaybı da en fazla boşluk oranına ve en düşük
137
basınç dayanımına sahip olan ve diyatomitle üretilen serilerde elde edilmiştir. Sutoz oranının artmasıyla birlikte tüm serilerin aşınma kayıplarının da arttığı
gözlenmiştir.
Tüm KYB serileri için basınç dayanımıyla aşınma kayıpları
arasında oldukça yüksek güvenirlik derecesine sahip ilişki olduğu görülmüştür.
5.2.4. Mikroyapı ile Đlgili Sonuçlar
•
Kırmataşlı KYB serilerinde agrega ile hidrate olmuş çimento hamuru arasında
oldukça yoğun bir bağ oluştuğu görülmüştür. Çimento hamuru ile agrega yüzeyi
arasındaki temas yüzeyinin yaklaşık olarak 15 µ kalınlığında olduğu görülmüştür.
•
Pomzanın gözenek yapısının yarı açık veya kapalı yapıda olması ve yüzeyinin
pürüzlü olması nedeniyle agrega-çimento hamuru ara yüzeyi kırmataşlı
serilerdekine göre daha yoğun yapıya sahiptir, daha iyi kenetlenme gözlenmiştir.
•
KYB üretiminde kullanılan tüfün yüzeyinin de pürüzlü olmasına rağmen içerdiği
gözenekler pomza agregasındaki gibi yarı açık değildir. Ayrıca tüfte bulunan
boşluk oranı da pomza agregasındakine göre daha azdır. Dolayısıyla tüfle üretilen
serilerde agrega-çimento hamuru ara yüzeyindeki temas bölgesi kırmataşlı
serilerin mikro yapısında olduğu gibi kolaylıkla görülebilmektedir. Bununla
birlikte tüfün yüzeyinin girintili çıkıntılı olmasından dolayı agrega-çimento
hamuru arasındaki kenetlenme kırmataşlı serilere göre nispeten daha yüksektir.
•
Diyatomit agregası, pomza ve tüfe göre daha yüksek oranda boşluk içermesinden
dolayı gözenekleriyle daha fazla su emme ve tutma özeliğine sahiptir. Ayrıca
diyatomitin yüzeyinde diğer agregalar gibi pürüz görülmemiştir. Bu nedenle
agrega-çimento ara yüzeyinde belirgin bir şekilde görülen ve zayıf bağ olarak
bilinen sınırın oluşmasına neden olduğu mikro yapı inclemesinde gözlenmiştir.
•
Farklı tiplerdeki hafif agregalı KYB’ye sürüklenmiş olan hava kabarcıklarının
agrega etrafında dağıldığı görülmüştür. Bu hava kabarcıklarının birbirinden
bağımsız bir şekilde harç içerisinde homojen bir şekilde dağıldıkları görülmüştür.
138
6. KAYNAKLAR
Akman, S., 2000. “Yapı hasarları ve onarım ilkeleri”, Đnşaat Müh. Odası Đstanbul
Şubesi, Aralık, Đstanbul, 177 sayfa.
Aydın, S., Baradan, B., 2003. “Yüksek sıcaklığa dayanıklı harç geliştirilmesi”, ĐMO,
5. Ulusal Beton Kongresi, 1-3 Ekim, Đstanbul, ss. 451-460.
Beshr, H., Almusallam, A.A., Maslehuddin, M., 2003. “Effect of coarse aggregate
quality on the mechanical properties of high strength concrete”,
Construction and Building Materials 17, 97-103.
Bonavetti V., Donza H., Mene´ndez G., Cabrera O., Irassar E.F., 2003. “Limestone
filler cement in low w/c concrete: A rational use of energy”, Cement and
Concrete Research 33, 865-871.
Borat, M., 1992. “Türkiye diyatomitlerinin özellikleri ve filtrasyon karakteristikleri”,
Đstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Doktora tezi, 115
sayfa.
Bosiljkov V. B., 2003. “SCC mixes with poorly graded aggregate and high volume
of limestone filler”, Cement and Concrete Research 33, 1279-1286.
Bruvel, F.,1999 “Diatomite”, Department of miner and energy, Mineral Information
Leaflet No.30, August, p.p. 3235-3239
BS EN 206-1: 2000, “Concrete - Part1: Specification, performance, production and
conformity”, British Standards Institution, pp. 1-20.
Bui, V.K., Montgomery, D., Hinczak, I., Turner, K., 2002. “Rapid testing method for
segregation resistance of self-compacting concrete”, Cement and Concrete
Research 32, 1489-1496.
Chandra, S., Berntsson, L., 2002. “Lightweight aggregate concrete: Science,
technology and applications”, William Andrew Publishing, Norwich, New
York, USA, ISBN: 0-8155-1486-7, pp.136-138.
Chi, J.M., Huang, R., Yang, C.C., Chang, J.J., 2003. “Effect of aggregate properties
on the strength and stiffness of lightweight concrete”, Cement & Concrete
Composites 25, 197-205.
Choi, Y.W., Kim, Y. J., Shin, H. C., Moon, H.Y., 2006. “An experimental research
on the fluidity and mechanical properties of high-strength lightweight selfcompacting concrete”, Cement and Concrete Research, 36, 1595-1602.
139
Çobanoğlu, Đ., Özpınar, Y., 2003., “Sandıklı (Afyon) tüflerinin mühendislik
özellikleri ve beton agregası olarak kullanım olanaklarının incelenmesi”.
Yer Bilimleri Dergisi, sayı 42, ss.205-222.
Çobanoğlu, Đ., Özpınar, Y., Özbek, A., 2003. Engineering properties of tuffs in the
Sandıklı region (Afyon-Turkey) and their possible use as concrete
aggregates, Bulletin of Engineering Geology and the Environment, Science
Direct Publication, 62, 369-378.
De Schutter, G. (principal author), 2005. “Guidelines for testing fresh selfcompacting concrete”, European Research Project, Growth Contract No.
Grd2-2000-30024, September, pp.9-16.
Demir, Đ, 2001, “Afyon bölgesi tüflerinin tuğla üretiminde kullanılması” Gazi
Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 113 sayfa.
Demirboğa, R., Örüng, Đ., Gül, R., 2001. “Effects of expanded perlite aggregate and
mineral admixtures on the compressive strength of low-density concretes”,
Cement and Concrete Research 31, 1627-1632.
Demirtaş, M., 2001. ”Yüksek akışkanlığa sahip betonlarda (kendiliğinden yerleşen
betonlar) bileşimin taze ve sertleşmiş beton özelliklerine etkisi”, Y.Lis.
Tezi, Đ.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, 93 sayfa.
Domone, P.L., 2006. “Self-compacting concrete: An analysis of 11 years of case
studies, Cement & Concrete Composites 28, 197-208.
Domone, P.L., 2007. “A review of the hardened mechanical properties of selfcompacting concrete”, Cement & Concrete Composites, 29, 1-12.
DPT, 2001. “Endüstriyel hammaddeler alt komisyonu yapı malzemeleri ııı (pomzaperlit-vermikülit-flogopit-genleşen killer)”, Sekizinci Beş Yıllık Kalkınma
Planı, DPT: 2617 - ÖĐK: 628, Ankara, 87 sayfa.
EFNARC, 2002. “Specification and guidelines for self-compacting concrete”,
Association House, 99 West Street, Farnham, Surrey GU9 7EN, UK,
February, ss.1-40.
Erdoğan, T.Y. 2003. “Beton”, ODTÜ Geliştirme Vakfı Yayın. ve Đletişim Şti.,
Ankara, Mayıs, ss.130-160.
ERMCO, 2005. “The european guidelines for self-compacting concrete
specification”, Production and Use, The European Ready-mix Concrete
Organisation, pp. 10-68.
EuroLightCon, 1998. “LWAC material properties state-of-the-art”, Document BE963942/R2, December, ss. 12-13.
140
Felekoğlu, B., 2003. Kendiliğinden yerleşen betonların fiziksel ve mekanik
özellikleri, Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bil. Ens., Đnşaat Müh. A.B.D.,
YL Tezi, ss. 50-60.
Felekoğlu B., Türkel S., Baradan B., 2004. “Kendiliğinden yerleşen beton: bölüm ı
genel tanıtım, kullanım alanları”, TMMOB, Đnşaat Mühendisleri Odası
Đzmir Şubesi, Haber Bülteni, 05 Haziran, Yıl: 19 Sayı: 117, ss. 20-24.
Felekoğlu, B., Türkel, S., Baradan, B., 2007.a. “Effect of water/cement ratio on the
fresh and hardened properties of self-compacting concrete”, Building and
Environment 42, 1795-1802.
Felekoğlu, B., Türkel, S., Altuntaş, Y., 2007.b. “Effects of steel fiber reinforcement
on surface wear resistance of self-compacting repair mortars”, Cement &
Concrete Composites 29, 391-396
Gündüz L. (Ed.), 1998, “Pomza teknolojisi, pomza karakterizasyonu”, Cilt I.,
Isparta, 218 sayfa.
Haque, M.N., Al-Khaiat, H., Kayali, O., 2004. “Strength and durability of
lightweight concrete”, Cement & Concrete Composites 26, 307-314.
Husem, M., 2003. “The effects of bond strengths between lightweight and ordinary
aggregate-mortar, aggregate-cement paste on the mechanical properties of
concrete”, Materials Science and Engineering 363, 152-158.
Hwang, C.L., Hung, M.F., 2005. “Durability design and performance of selfconsolidating lightweight concrete”, Construction and Building Materials
19, 619-626.
Kada, H., Lachemi M., Petrov N., Bonneau O., Aitcin P.-C., 2002. “Determination of
the coefficient of thermal expansion of high performance concrete from
initial setting”, Materials and Structures 35, January-February, pp. 35-41.
Kadir, S,. Karakaş, Z,. 2000. “Konya miyosen yaşlı volkanik birimlerin mineralojikpetrografik ve jeokimyasal incelenmesi ile neoform kil mineral
oluşumlarının irdelenmesi”, M.T.A Dergisi Sayı: 122, ss. 95-106.
Kadiroğlu, Đ., “Kendiliğinden yerleşen normal dayanımlı hafif beton üzerine
deneysel bir çalışma”, Türkiye Hazır Beton Birliği, Beton 2004 Bildiriler
Kitabı, ss.301-311.
Kakaç, S., 1976 “Isı Transferine Giriş-I: Isı Đletimi” O.D.T.Ü., Ankara, 315 sayfa.
Khayat, K.H., Assaad, J., 2005. “Thixotropy-enhancing agent- A key component to
reduce formwork pressure of SCC”, First International Symposium on
Design, Performance and Use of Self-Consolidating Concrete SCC’3005,
26-28 May, Changsha, Hunan, China, pp. 3-16.
141
Kılıç, A., Atiş, C.D., Teymen, A., Karahan, O., Özcan, F., Bilim, C., Özdemir, M.,
2008. “The influence of aggregate type on the strength and abrasion
resistance of high strength concrete”, Cement & Concrete Composites 30,
290-296.
Kim, K.H., Jeon, S.E., Kim, J.K., Yang, S., 2003.“An experimental study on
thermal conductivity of concrete” Cement and Concrete Res. 33, 363-371.
Kuşçu, M., 2001. “Endüstriyel kayaçlar ve mineraller”, Süleyman Demirel
Üniversitesi, Yayın No: 10, ss. 37.
Leemann, A., Münch B., Gasser P., Holzer L., 2006. “Influence of compaction on
the interfacial transition zone and the permeability of concrete” Cement and
Concrete Research 36, 1425-1433.
Li, H., Zhang, M., Ou, J., 2006. “Abrasion resistance of concrete containing nanoparticles for pavement”, Wear, 260, 1262-1266.
Lo, T. Y., Tang, P. W. C., Cui, H. Z., Nadeem, A., 2007. “Comparison of
workability and mechanical properties of self-compacting lightweight
concrete and normal self-compacting concrete”, Materials Research
Innovations, 11, 45-50.
Mackechnie, J.R., Kesha, B., 2005. “Mechanical properties of New Zealand Selfcompacting concretes”, Developments in Mechanics of Structures and
Materials, Taylor & Francis Group, London, pp. 853-858.
Meisenger, A.C., 1985. “Diatomite, minerals facts and problems”, United States
Department of The Interrior, pp. 1-6.
Neville, A.M., 1995. “Properties of concrete”, Longman Group, Burnt Mill, Harlow
Essex CM 20 2JE, England. ISBN: 0-582-23070-5, 844 pages.
Norsk Betonforening 2002. “Guidelines for production and use of self-compacting
concrete”, Norwagian Standardizing, pp. 1-40.
Okamura, H., Ouchi, M., 2003. “Self-compacting concrete, Journal of Advanced
Concrete Technology”, April, Vol. 1, No. 1, pp. 5-15.
Özbay, E., Gesoğlu, M., Güneyisi, E., 2007. “Empirical modeling of fresh and
hardened properties of self-compacting concretes by genetic programming”,
Construction and Building Materials, doi: 10.1016/ j.conbuildmat.
2007.04.021.
Özkul, M.H., 2002. “Beton teknolojisinde bir devrim: kendiliğinden yerleşen-sıkışan
beton”, Türkiye Hazır Beton Birliği, Hazır Beton Dergisi, Temmuz Agustos
2002, ss. 64-71.
142
Özkul M.H., 2005. “Kendiliğinden yerleşen betonların genel özellikleri”, Yapılarda
Kimyasal Katkılar (Beton ve Harçlar) Sempozyumu, 24-25 Mart, Ankara,
ss. 119-136.
Özkul M.H., Doğan, Ü.A., 2003. “Kendiliğinden yerleşen betonların geçirimlilik
özellikleri”, ĐMO 5. Ulusal Beton Kongresi, 1-3 Ekim Đstanbul, ss. 111-122.
Persson, B., 2001. “A comparison between mechanical properties of self-compacting
concrete and the corresponding properties of normal concrete”, Cement and
Concrete Research 31, 193-198
Postacıoğlu, B., 1989. “Beton: Cilt 2, agregalar, beton”, Đstanbul Teknik Üniversitesi,
Đnşaat Fakültesi, Matbaa Teknisyenleri Basımevi, Đstanbul, 404 sayfa.
Ramachandran, V., Malhotra, H., 1984. “Concrete admixtures handbook”, Noyes
Publications, Park Ridge, New Jersey, U.S.A., pp. 410-460.
Richtlinie, 2004. “Selbstverdichtender Beton” Standartization in Germany, pp. 5-20.
Rilem,
1978. “Functional Classification of Lightweight
Recommendation LC 1, Second Ed., pp. 40-65.
Concretes”,
Roussel, N., Stefani, C., Leroy, R., 2005. “From mini-cone test to Abrams cone test:
measurement of cement-based materials yield stress using slump tests”,
Cement and Concrete Research 35, 817-822.
Sağlam, A.R., Parlak, N., Doğan, Ü.A., Özkul, M.H., 2004. “Kendiliğinden yerleşen
beton ve katkı-çimento uyumu”, Beton 2004 Kongresi, 10-12 Haziran,
Đstanbul, ss. 213-224.
Sağlık, A., Kocabeyler, F., Tunç, E., 2007. “Kimyasal ve mineral kaykıların kütle
beton tasarımında yeri”, Yapılarda Kimyasal Katkılar Sempozyumu, 12-13
Nisan, Ankara.
Sari D, Pasamehmetoglu A.G., 2005. “The effects of gradation and admixture on the
pumice lightweight aggregate concrete”, Cement and Concrete Research
35, 936-942.
Shah, P. ve Ahmad S.H. (Editörler), 1994. “High performance concretes and
applications”, 90 Tottenham Court Road, London WlP 9HE, ss. 141-374.
Smeplass S., 1990. “High strength concrete internal SINTEF report SP4”,
Trondheim, Norway, quoted as ref 2/147 in CEB-FIP High strength
concrete, State of the art report FIP, London, pp. 1-71.
Sonebi, M., 2004. “Medium strength self-compacting concrete containing fly ash:
Modelling using factorial experimental plans”, Cement and Concrete
Research 34, 1199-1208.
143
Sukumar, B., Nagamani, K., Raghavan, R.S., 2007. “Evaluation of strength at early
ages of self-compacting concrete with high volume fly ash”, Construction
and Building Materials, doi:10.1016/j.conbuildmat.2007.04.005.
Şahmaran, M., Christianto, H.A., Yaman, Đ.Ö., 2006, “The effect of chemical
admixtures and mineral additives on the properties of self-compacting
mortars”, Cement & Concrete Composites 28, 432-440.
Şimşek, O., 2004. “Beton ve beton teknolojisi”, Seçkin Yayınevi, Ankara, s. 27-30.
Taşdemir, M.A., Bayramov, F., 2002. “Yüksek performanslı çimento esaslı
kompozitlerin mekanik davranışı”, ĐTÜ Dergisi, Cilt:1, Sayı:2, Aralık, 125144.
Tejeda-Dominguez, F., Lange D.A., D'ambrosia M.D., 2005. “Formwork pressure of
self-consolidating concrete in tall wall field applications”, Concrete
materials, no: 1914 (11), pp. 1-7.
THBB, 2007. “Kendiliğinden yerleşen beton için avrupa kılavuzu”, Türkiye Hazır
Beton Birliği, Nisan, ss. 10-63.
Topçu, Đ.B., 1988, “Hafif beton özelliklerinin kompozit malzeme olarak
incelenmesi”, Đstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora
Tezi, Đstanbul, 126 sayfa.
Topçu, Đ.B., 1997. “Semi-lightweight concretes produced by volcanic slags”, Cement
and Concrete Research 27, 15-21.
Topçu Đ.B., Altun F., Arı K., 2005. “Kayseri yöresi hafif agrega özellikleri ve taşıyıcı
hafif beton üretimi”, Türkiye Pomza Sempozyumu, 15-17 Eylül, Isparta, ss.
167-175.
Topçu Đ.B., Canbaz M., Karakurt C., 2006. “Beton üretiminde kimyasal katkı
kullanımı”, Gazi Üniversitesi, Politeknik Dergisi, Cilt 9, Sayı 1, 59-63.
Topçu, Đ.B., Uygunoğlu, T., Ünal, O., 2007.a. "Kendiliğinden yerleşen yarı hafif
betonların özeliklerinin araştrılması", TÇMB, 3. Uluslararası Çimento ve
Betonda Sürdürebilirlik Sempozyumu, 21-23 Mayıs, Đstanbul, Türkiye, ss.
833-844.
Topçu, Đ.B., Uygunoğlu, T., 2007. “Properties of autoclaved lightweight aggregate
concrete”, Building and Environment 42, 4108-4116.
Topçu, Đ.B., Ünal, O., Uygunoğlu, T., 2007.b. “Kendiliğinden yerleşen betonda
mineral katkıların taze beton özeliklerine etkilerinin araştırılması”, 2.
Yapıda Kimyasal Katkılar Sempozyumu (Beton ve Harçlarda), 12-13
Nisan, Ankara, ss. 181-193.
144
Topçu Đ.B., Uygunoğlu T., 2008. “Kendiliğinden yerleşen betonda pomza hafif
agregası kullanımının araştırılması”, Beton Prefabrikasyon, Yıl 22, Sayı 85,
Ocak, ss. 5-14.
TS 1114 EN 13055-1, 2004. “Hafif agregalar - Bölüm 1: Beton, harç ve şerbette
kullanım için”, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 39 sayfa.
TS 2511, 1977. “Taşıyıcı hafif beton karışım hesap esasları”, Türk Standartları
Enstitüsü, Ankara, 13 sayfa.
TS 3527, 1980. “Beton Agregalarında Đnce Madde Oranı Tayini”, Türk Standartları
Enstitüsü, Ankara, 7 sayfa
TS 9582 EN 933-3/A1, 2006. “Agregaların Geometrik Özellikleri Đçin Deneyler
Bölüm 3: Tane Şekli Tayini Yassılık Endeksi”, Türk Standartları Enstitüsü,
Ankara, 11 sayfa.
TS 9773, 1992. “Diyatomit-ısı yalıtımında kullanılan”, Türk Standartları Enstitüsü,
Ankara, 9 sayfa.
TS EN 1097-2/A1, 2007. “Agregaların Mekanik ve Fiziksel Özellikleri Đçin Deneyler
Bölüm 2 : Parçalanma Direncinin Tayini Đçin Metotlar”, Türk Standartları
Enstitüsü, Ankara, 2 sayfa.
TS EN 1097-3, 1999. “Agregaların Fiziksel ve Mekanik Özellikleri Đçin Deneyler
Bölüm 3: Gevşek Yığın Yoğunluğunun ve Boşluk Hacminin Tayini”, Türk
Standartları Enstitüsü, Ankara, 20 sayfa.
TS EN 1097-6/A1, 2007. “Agregaların Mekanik ve Fiziksel Özellikleri Đçin Deneyler
Bölüm 6: Tane Yoğunluğuve Su Emme Oranının Tayini”, Türk Standartları
Enstitüsü, Ankara, 3 sayfa.
TS EN 1744-1, 2000. “Agregaların Kimyasal Özellikleri Đçin Deneyler- Bölüm 1:
Kimyasal Analiz”, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 15 sayfa.
TS EN 206-1, 2002. “Beton- Bölüm 1: özellik, performans, imalat ve uygunluk”,
Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 68 sayfa.
Türker, P., Erdoğan, B., Yeğinobalı, A., 2003. “Kalker katkılı portland çimentoların
yangın direnci”, ĐMO, 5. Ulusal Beton Kongresi, 1-3 Ekim, Đstanbul, ss.
441-447.
Türkmen, Đ., Kantarcı, A., 2007. “Effects of expanded perlite aggregate and different
curing conditions on the physical and mechanical properties of selfcompacting concrete”, Building and Environment 42, 2378-2383.
Uyan, M., 1975. “Beton ve harçlarda kılcallık olayı”, Đ.T.Ü. Đnşaat Fakültesi Doktora
Tezi, 178 sayfa.
145
Uygunoğlu, T., 2005, “Afyon ve çevresindeki hafif agregalarla üretilen blok
elemanların fiziksel ve mekanik özelliklerinin araştırılması”, A.K.Ü., Fen
Bil. Ens., Yük. Lis. Tezi, ss. 1-50.
Ünal O., Uygunoğlu T., Yıldız A., 2005. “Investigation of properties of low-strength
lightweight concrete for thermal insulation”, Building and Environment 42,
584-590.
Ünal O., Topçu Đ.B., Uygunoğlu T., 2006. “Kendiliğinden yerleşen betonda mermer
tozu kullanılması”, Mersem’2006, Türkiye V. Mermer ve Doğaltaş
Sempozyumu, 2-3 Mart, Afyonkarahisar, ss. 413-420.
Ünal,O., Çankıran,O., Sancak, E., 1997 “Hafif blok eleman üretiminde kullanılan
malzemelerin özellikleri ve teknik kapasiteleri”, I. Isparta Pomza
Sempozyumu, 26-28 Haziran, Isparta, ss. 89-96.
Wüstholz, T., 2003. “Fresh properties of self-compacting concrete (SCC)”, OttoGraf-Journal 14, 179-188.
Ye, G., Liu, X., De Schutter, G., Taerwe, L., Vandevelde, P., 2007. “Phase
distribution and microstructural changes of self-compacting cement paste at
elevated temperature”, Cement and Concrete Research 37, 978-987.
Yeğinobalı A., 1997.a, “Yüksek dayanımlı doğal hafif agregalı beton”, Tübitak Đntag
Projesi, Proje No: Đntag/Toki-626, Ankara, 152 sayfa.
Yeğinobalı, A, 1997.b, “Hafif beton ve yüksek dayanımlı hafif beton”, Çimento ve
Beton Dünyası, Ağustos, Yıl-2, Sayı-8, s.22.
Yeğinobalı, A., 2002. “Structural lightweight Concretes Produced with Natural
Lightweight Aggregates in Turkey”, International Congress of the Precast
Concrete Industry, BIBM, 1-4 May, Đstanbul, Turkey.
Yıldırım, H., Gülseren, H., Uyan, M., Kemerli, M.K., 2003. “Geçirimsizlik sağlayan
katkı türlerinin beton geçirimsizlik özelliklerine etkisi”, ĐMO, 5. Ulusal
Beton Kongresi, 1-3 Ekim, Đstanbul, ss. 123-131.
Yıldız, A., 1997 “Seydiler (Afyon) diyatomit cevherinin jeolojisi ve izolasyon tuğlası
olarak kullanılabilirliğinin araştırılması”, AKÜ, Fen Bil. Ens. Yük. Lis.
Tezi, Afyon, 95 sayfa.
Yüzer, N., Aköz, F., Öztürk, L.D., Kızılkanat, A.B., 2003. “Yüksek sıcaklık
etkisinde kalan çimento harcında hasar oranının renk ölçümü ile
araştırılması”, ĐMO, 5. Ulusal Beton Kongresi, 1-2-3 Ekim, Đstanbul, ss.
461-470.
Zhu, W., Bartos, P.J.M., 2003. “Permeation properties of self-compacting concrete”,
Cement and Concrete Research 33, 921-926.
146
EKLER
147
Kireç taşı
tozu, kg
Doğal
kum, kg
KT 1
KT 2
KT 3
KT 4
KT 5
P1
P2
P3
P4
P5
T1
T2
T3
T4
T5
D1
D2
D3
D4
D5
443
448
450
453
455
404
397
400
400
396
411
415
406
402
404
414
413
406
404
403
49.2
49.8
50
50.4
50.5
44.9
44.2
44.4
44.5
44
45.7
46.1
45.1
44.7
44.9
46
45.8
45.1
44.9
44.8
98.4
99.6
100
100.8
101.1
89.8
88.3
88.9
88.9
88
91.3
92.1
90.1
89.4
89.8
92
91.7
90.2
89.8
89.5
710
697.5
678
668.7
656
649
618
603
590
571
660
645
611
593
583
664
642
612
596
581
4-16 mm agrega*
4-8 mm
8-16
orta
mm iri
832
817
794
783.2
768.4
103.6
338.7
98.8
322.9
96.3
314.7
94.3
308.2
91.3
298.3
109.9
377.6
107.4
369.3
101.8
350
98.8
339.6
97.1
333.6
90.3
310.9
87.3
300.6
83.2
286.5
81.1
279
79.1
272.1
SP**,
Su, lt
lt
177
197.3
215.9
229.8
242.6
161.7
174.9
192
202.8
211.3
164.4
182.4
194.7
203.7
215.5
165.5
181.5
194.9
204.7
214.9
14.8
13.2
10.8
10.3
9.1
14.0
12.2
10.1
9.1
7.9
14.2
12.7
10.3
9.1
8.1
14.3
12.7
10.3
9.2
8.1
Hava
Sürükleyici,
lt
Subağlayıcı
oranı
Sutoz
Kompasite
2.7
2.6
2.7
2.7
2.6
2.7
2.8
2.7
2.7
2.7
2.8
2.8
2.7
2.7
2.7
0.36
0.40
0.43
0.46
0.48
0.36
0.40
0.43
0.46
0.48
0.36
0.40
0.43
0.46
0.48
0.36
0.40
0.43
0.46
0.48
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
0.28
0.31
0.34
0.36
0.38
0.79
0.78
0.76
0.75
0.76
0.72
0.69
0.68
0.67
0.65
0.73
0.72
0.69
0.67
0.66
0.74
0.72
0.69
0.68
0.66
Đri
agrega
hacmi,
%
31
30.4
29.5
29.1
28.6
28.24
26.9
26.3
25.7
24.9
28.7
28.1
26.6
25.8
25.4
28.9
28.0
26.6
25.9
25.3
*Her seri için kendine ait iri agrega kullanılmıştır (Örnek: P serilerinde 4-8 mm pomza ile 8-16 mm pomza agregası kullanıldı).
**SP: Süperakışkanlaştırıcı
148
EK-1
Uçucu
kül,
kg
Birim hacimdeki (1 m3) gerçek bileşen miktarları
Seriler
Çimento
(c), kg
EK-2
Serilerin fiziksel özeliklerine ait veriler
Seri
Adı
BHA,
kg/m3
Su emme,
%
Porozite,
%
KT 1
KT 2
KT 3
2211
2178
2170
2166
2157
1535
1487
1461
1396
1394
1717
1588
1545
1529
1473
1460
1393
1365
1348
1342
6.2
6.9
7.4
7.5
8.7
15.1
15.6
17.8
19.8
21.8
13.7
15.6
15.8
16.0
16.4
21.5
22.2
22.3
25.0
25.6
13.7
15.0
16.0
16.4
18.8
22.0
23.9
26.5
27.5
29.0
22.3
24.1
24.2
24.5
25.1
29.9
31.0
32.1
33.6
35.0
KT 4
KT 5
P1
P2
P3
P4
P5
T1
T2
T3
T4
T5
D1
D2
D3
D4
D5
149
Kılcallık
x10-5,
cm2/dak
15.837
18.146
22.432
26.302
35.299
15.615
16.513
21.382
26.302
29.255
21.382
22.432
26.590
28.353
35.299
46.377
90.792
137.228
154.134
196.350
Isı
iletkenlik,
W/mK
1.523
1.412
1.344
1.338
1.323
0.659
0.584
0.557
0.548
0.547
0.994
0.915
0.892
0.883
0.853
0.582
0.570
0.565
0.561
0.458
Aşınma,
mm
12.3
13.3
13.9
14.7
15.9
29.1
30.5
34.7
35.7
40.2
28.75
29.28
31.84
35.21
43.26
27.77
33.60
37.48
38.20
43.90
EK-3
Kılcallık katsayısı deneyinde belirlenen su emme değerleri ve denklemleri
Seri Adı
KT 1
KT 2
KT 3
KT 4
KT 5
P1
P2
P3
P4
P5
T1
T2
T3
T4
T5
D1
D2
D3
D4
D5
Birim alandan emilen su miktarı (q), g/cm2
1.dak 4.dak 9.dak 16.dak 25.dak
0.004
0.018 0.032 0.045
0.061
0.070
0.008
0.024 0.038 0.053
0.011
0.029 0.046 0.061
0.080
0.101
0.015
0.036 0.055 0.076
0.017
0.032 0.051 0.067
0.092
0.086
0.022
0.037 0.048 0.059
0.026
0.041 0.055 0.070
0.083
0.093
0.027
0.046 0.062 0.078
0.027
0.048 0.064 0.083
0.101
0.111
0.034
0.054 0.074 0.093
0.021
0.041 0.057 0.074
0.087
0.024
0.042 0.060 0.074
0.093
0.026
0.047 0.064 0.082
0.101
0.027
0.048 0.068 0.086
0.103
0.029
0.054 0.074 0.094
0.115
0.067
0.102 0.125 0.146
0.166
0.076
0.119 0.152 0.183
0.215
0.079
0.122 0.169 0.205
0.247
0.081
0.135 0.179 0.222
0.259
0.082
0.150 0.201 0.246
0.284
150
Denklem
R2
y=0.0142x - 0.0106
y=0.0152x - 0.0073
y=0.0169x - 0.0055
y=0.0212x - 0.0067
y=0.0183x - 0.0031
y=0.0141x + 0.0039
y=0.0145x + 0.0115
y=0.0165x + 0.0115
y=0.0183x + 0.0094
y=0.0193x + 0.0155
y=0.0165x + 0.0067
y=0.0169x + 0.0077
y=0.0184x + 0.0089
y=0.019x + 0.0094
y=0.0212x + 0.0096
y= 0.0243x + 0.0484
y=0.034x + 0.0469
y=0.0418x + 0.0393
y=0.0443x + 0.0424
y=0.05x + 0.0424
0.999
0.998
0.999
0.998
0.992
0.982
0.999
0.997
0.998
0.999
0.996
0.998
0.999
0.998
0.998
0.985
0.995
0.999
0.995
0.987
Eğim
(S)
0.0142
0.0152
0.0169
0.0212
0.0183
0.0141
0.0145
0.0165
0.0183
0.0193
0.0165
0.0169
0.0184
0.019
0.0212
0.0243
0.034
0.0418
0.0443
0.05
ÖZGEÇMĐŞ
Adı Soyadı : Tayfun UYGUNOĞLU
Doğum Yeri ve Yılı: Ödemiş/Đzmir 22.09.1979
Medeni Hali : Evli
Yabancı Dili : Đngilizce
Eğitim Durumu (Kurum ve Yıl)
Lise : Ödemiş Anadolu Teknik, Teknik ve Endüstri Meslek Lisesi, 1996
Lisans : Afyon Kocatepe Üniversitesi, Tek.Eğt.Fak., Yapı Eğitimi Bölümü, 2001
Yüksek Lisans : Afyon Kocatepe Üniv., Fen Bil.Ens., Yapı Eğitimi A.B.D., 2005
Çalıstığı Kurum/Kurumlar ve Yıl:
Yayınları (SCI ve diger makaleler)
SCI, SSCI, AHCI Tarafından Taranan Dergide Yayınlanan Makaleler
1. Uygunoğlu, T., Ünal, O., A new approach to determination of compressive
strength of fly ash concrete using fuzzy logic, Journal of Scientific & Industrial
Research, 2006; 65: 894-899.
2.Ünal O., Uygunoğlu T., Yıldız A.,"Investigation of Properties of Low Strength
Lightweight Concrete for Thermal Insulating", Building and Environment, 42
(2007) 584-590.
3. Ünal, O. Demir, F., Uygunoğlu, T., Fuzzy Logic Approach to Predict to StressStrain Curves of Steel Fiber Reinforced Concretes in Compression, Building and
Environment, Building and Environment 42 (2007) 3589-3595.
4. Topçu, Đ.B., Uygunoğlu, T., Properties of autoclaved lightweight aggregate
concrete, Building and Environment 42 (2007) 4108-4116.
5. Ünal, O., Uygunoğlu, T., “Use of diatomite in the production of lightweight
concrete”, Teknik Dergi 18 (2007) 4025-4034.
SCI, SSCI, AHCI Dışındaki Dergide Yayınlanan Makaleler
1. Ünal, O., Uygunoğlu, T., Investigation of properties of hollow and low strength
concrete masonry units with pumice aggregate, Journal of International Publications,
2 (2007) 56-63.
151
Ulusal Hakemli Dergilerde Yayımlanan Makaleler
1. Uygunoğlu,T., Ünal, O.,"Erken Yaşlardaki Beton Üzerinde Buzun Etkisi", Yapı
Teknolojileri Elektronik Dergisi, Cilt-1, Sayı-1, s.37-44, Afyonkarahisar, 2005.
2. Uygunoğlu,T., Ünal, O.,"Seyitömer Uçucu Külünün Betonun Basınç Dayanımına
Etkisi Üzerine Bulanık Mantık Yaklaşımı", Yapı Teknolojileri Elektronik
Dergisi, Cilt-1, Sayı-1, s.13-20, Afyonkarahisar, 2005.
3. Ünal O., Uygunoğlu T., Coşkun U.,"Agrega Granülometrisinin Yüksek
Performanslı Beton Özelliklerine Etkisi", Yapı Teknolojileri Elektronik Dergisi,
Cilt-1, Sayı-2, s.13-20, 2005
4. Uygunoğlu,T., Ünal, O.Diyatomitin Hafif Blok Üretiminde Kullanılması, Gazi
Üniversitesi, Politeknik Dergisi, Cilt: 9, Sayı: 1, ss. 65-70, 2006.
5. Yurtcu, Ş., Uygunoğlu, T., Đçağa, Y., Yer Altı Suyu Akimi Đle Diğer Meteorolojik
Değişkenler Arasındaki Đlişkinin Bulanık Mantıkla Modellenmesi, Pamukkale
Üniversitesi, Mühendislik Dergisi, Cilt: 12, Sayı: 2, 2006, ss. 285-292.
6. Topçu Đ.B., Uygunoğlu T., Sivri M., Puzolanların Beton Basınç Dayanımına
Etkisinin Yapay Sinir Ağlarıyla Đncelenmesi, Yapı Teknolojileri Elektronik
Dergisi 2006 (2) 1 - 10
7. Uygunoğlu T., Yücel K.T., Yurtcu Ş., Betonun Zararlı Ortamlardaki Durumu:
Yeraltı Suyu Etkisi, Yapı Teknolojileri Elektronik Dergisi 2006 (1) 29 – 35 (Kısa
makale)
8. Uygunoğlu T., Yurtcu Ş., Yapay Zeka Tekniklerinin Đnşaat Mühendisliği
Problemlerinde Kullanımı, Yapı Teknolojileri Elektronik Dergisi, 2006 (1) 61 –
70 (Teknik Not).
9. Topçu Đ.B., Ünal O., Uygunoğlu T., Otoklavda Kür Edilmiş Pomzalı Hafif
Betonun Özellikleri, Türkiye Prefabrik Birliği, Beton Prefabrikasyon Dergisi,
Yıl: 19, Sayı: 79, Temmuz 2006.
10. Ünal, O., Uygunoğlu, T., Gençel O., Çelik Liflerin Beton Basınç Ve Eğilme
Özeliklerine Etkisi, Mühendislik Bilimleri Dergisi, 2007 (13) 1, 23-30.
11. Uygunoğlu, T., Ünal, O., Buhar Kürü Uygulanmış Pomzalı Hafif Betonun
Özellikleri, Gazi Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Politeknik Dergisi, Cilt:
10, Sayı: 1, 2007, s. 111-116.
12. Topçu Đ.B., Uygunoğlu T., Kendiliğinden yerleşen betonda pomza hafif agregası
kullanımının araştırılması, Beton Prefabrikasyon, Yıl 22, Sayı 85, Ocak 2008, ss.
5-14.
13. Topçu Đ.B., Uygunoğlu T., Kendiliğinden Yerleşen Harçlarda Harç Bileşiminin
Eşik Kayma Gerilmesine Etkisi, TCMB, Çimento ve Beton Dünyası Dergisi, Yıl:
12 Sayı: 72, Mart 2008, ss. 82-98.
Uluslararası Kongre ve Sempozyumlarda Sunulan Bildiriler
1. Uygunoğlu T., Ünal O., Yıldız A., “Investigation of Use of Diatomite in The
Production of Lightweight Block Element For Thermal Insulation”, 4. Uluslar
Arası Đleri Teknolojiler Sempozyumu, Konya, 28-30 Eylül 2005.
2. Ünal O., Uygunoğlu T., “Çelik Lif Katkılı Betonlara Kür Koşullarının Etkisinin
Araştırılması”, 4. Uluslar Arası Đleri Teknolojiler Sempozyumu, Konya, 28-30
Eylül 2005.
152
3. Uygunoğlu T., Ünal O., Yücel K.Y., Uçucu Külün Betonun Basınç Dayanımına
Etkisi Üzerine Bulanık Mantık Yaklaşımı”, 4. Uluslar Arası Đleri Teknolojiler
Sempozyumu, Konya, 28-30 Eylül 2005.
4. Ünal, O., Uygunoğlu, T., Yüksek Dayanımlı Beton Özelliklerine Agrega
Granülometrisi ve Katkının Etkisi, GAP V. Mühendislik Kongresi Bildiriler
Kitabı, 26-28 Nisan 2006.
5. Demir, F., Uygunoğlu, T., Ünal, O., Fuzzy Logic Approach to Predict to
Modulus of Elasticity of Steel Fiber Reinforced Concretes In Compression, 7th
International Congress on Advances in Civil Engineering (ACE-2006), October
11-13, 2006, s.235.
6. Ünal, O., Uygunoğlu, T., Gençel O., An Investigation on Properties of Steel
Fiber Concretes Under Axial Load, 4th FAE International Symposium, Europan
University of Lefke, North Cyprus, 30 November - 1 December 2006, Volume 1,
pp. 203-208.
7. Topçu, Đ.B., Uygunoğlu, T., Ünal, O., “Kendiliğinden Yerleşen Yarı-Hafif
Betonun Özelikleri”, 3. Uluslararası Çimento ve Betonda Sürdürebilirlik
Sempozyumu, 21-24 Mayıs 2007, Đstanbul.
8. Topçu, Đ.B., Uygunoğlu, T., Kendiliğinden Yerleşen Harçların Eşik Kayma
Gerilmelerinin Bulanık Mantık Yaklaşımıyla Tahmini, Uluslar arası Beton 2008
Hazır Beton Kongresi, Türkiye Hazır Beton Birliği, 19-21 Haziran, 2008.
Ulusal Kongre ve Sempozyumlarda Sunulan Bildiriler
1. Ünal,O.,Uygunoğlu,T., “Pomza Ve Diyatomitin Hafif Blok Eleman Üretiminde
Kullanılmasının Araştırılması”, 3. Ulusal Kırmataş Sempozyumu, Maden Müh.
Od., 3-4 Aralık 2003, Đstanbul
2. Ünal,O.,Uygunoğlu,T., “Atık Mermer Tozu Katkılı Betonların Donma-Çözülme
Etkisinde Mekanik Özelliklerinin Araştırılması”, Türkiye IV. Mermer
Sempozyumu Bildiriler Kitabı 18-19 Aralık 2003 / Afyon
3. Ünal,O.,Uygunoğlu,T., “Uçucu Küllü Betonların Donma-Çözülme Etkisinde
Mekanik Özelliklerinin Araştırılması”, 17. Teknik Kongre, ĐMO, 15-16-17 Nisan
2004.
4. Ünal,O., Uygunoğlu,T., “Afyon Mermer Tozu ve Soma Uçucu Kül Katkılı
Betonların Donma-Çözülme Özellikleri ve Ekonomik Değerlendirilmesi”, 5.
Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu, 13-14 Mayıs, 2004, Đstanbul
5. Ünal,O.,Uygunoğlu,T., “Soma Termik Santral Atığı Uçuçu Külün Đnşaat
Sektöründe Değerlendirilmesi”, 14. Kömür Kongresi, 2-4 Haziran 2004,
Zonguldak
6. Ünal,O.,Uygunoğlu,T., “Uçucu Küllü Betonların Donma-Çözülmeye Karşı
Dayanıklılığının Araştırılması”, Beton 2004 Hazır Beton Kongresi, Türkiye
Hazır Beton Birliği, 10-12 Haziran, 2004.
7. Ünal,O.,Uygunoğlu,T.,"Farklı Ortamlarda Kür Edilmiş Lif Katkılı Betonların
Deprem Yükü Etkisi Altındaki Davranışının Araştırılması", Deprem
Sempozyumu Kocaeli, 23-25 Mart 2005
153
8. Uygunoğlu,T., Ünal,O.,"Yapıların Zati Yükünün Azaltılması Đçin Diyatomitle
Üretilen Hafif Blok Elemanların Özelliklerinin Araştırılması", Deprem
Sempozyumu Kocaeli, 23-25 Mart 2005.
9. Ünal,O., Uygunoğlu,T., “Farklı Kür Koşullarındaki Betona Katkının Etkisi",
Yapılarda Kimyasal Katkılar (Beton ve Harçlar) Sempozyumu, 24-25 Mart 2005,
Ankara
10. Uygunoğlu,T., Ünal,O.,"Tuğla ve Hafif Blok Eleman Duvarların Isı Enerjisi
Tüketimi Açısından Sonlu Elemanlar Yöntemi Đle Karşılaştırılması", I. Enerji
Verimliliği ve Kalitesi Sempozyumu, 17 - 18 Mayıs 2005, Kocaeli.
11. Topçu, Đ.B., Uygunoğlu, T., Ünal, O., “Otoklavda Kür Edilmiş Pomzalı Hafif
Betonun Özellikleri” Pomza Sempozyumu, 15-17 Eylül, 2005, Isparta.
12. Ünal, O., Uygunoğlu, T., Yıldız, A., “Pomza ve Diyatomitle Üretilen Hafif
Betonların Fiziksel ve Mekanik Özelliklerinin Araştırılması” Pomza
Sempozyumu, 15-17 Eylül, 2005, Isparta.
13. Uygunoğlu T., Ünal O., “Yapılarda Diyatomitle Üretilen Hafif Blok Elemanların
Kullanılması”, Antalya Yöresinin Đnşaat Mühendisliği Sorunları Kongresi,
Antalya, 22-24 Eylül, 2005.
14. Ünal, O., Uygunoğlu, T., Elmacı Ö.,"Lif Katkılı Betonun Elastisite Modülü
Üzerine Kür Ortamının Etkisi", 6. Ulusal Beton Kongresi (Yüksek Performanslı
Betonlar), 16-18 Kasım 2005, Đstanbul, s. 157.
15. Ünal, O., Topçu, Đ.B., Uygunoğlu, T., Kendiliğinden Yerleşen Betonda Mermer
Tozu Kullanılması, Mersem 2006, 2-3 Mart 2006, Afyonkarahisar.
16. Ünal, O., Uygunoğlu, T., Akbaba, H., Tüf Agregası Đle Sytropor Kullanılarak
Üretilen Blok Elemanların Fiziksel Ve Mekanik Özeliklerinin Araştırılması, 3.
Ulusal Yapı Malzemeleri Kongresi, 15-17 Kasım 2006, Đstanbul, ss. 290-298.
17. Ünal, O., Uygunoğlu, T., Akbaba,Agrega Türünün Hafif Bloklar Üzerindeki
Etkisinin Araştırılması, 3. Ulusal Yapı Malzemeleri Kongresi, 15-17 Kasım
2006, Đstanbul, ss. 299–309.
18. Ünal, O., Uygunoğlu, T., Akbaba H., Tüf Agregasıyla Üretilen Blok Elemanların
Özelliklerinin Araştırılması, 4. Ulusal Kırmataş Sempozyumu, 1-2 Aralık 2006,
Đstanbul, ss. 161-166.
19. Topçu Đ.B., Ünal O., Uygunoğlu, T., Afyon Yöresi Kırmataşlarının Özellikleri
Üzerine Bir Araştırma, 4. Ulusal Kırmataş Sempozyumu, 1-2 Aralık 2006,
Đstanbul, ss. 305-311.
20. Topçu, Đ.B., Ünal, O., Uygunoğlu, T., Kendiliğinden Yerleşen Betonda Mineral
Katkıların Taze Beton Özeliklerine Etkilerinin Araştırılması, Yapıda Kimyasal
Katkılar Sempozyumu, Milli Kütüphane, Ankara, 23-24 Nisan 2007, ss. 181-193.
Araştırma Projeleri
1. TUBĐTAK, "Hafif Agregalı Blok Elemanların Fiziko-Mekanik Özelliklerinin
Araştırılması ve Modellenmesi", Yrd.Araştırmacı (Proje Yön:Yrd.Doç.Dr.
Osman ÜNAL) (Tamamlandı, Ocak 2008) Proje No: 104M391.
2. TÜBĐTAK- “Normal ve Fiber Takviyeli Betonlarda Donatı-Beton Aderans
Dayanımının Belirlenmesi ve Bulanık Mantıkla Modellenmesi”, Yrd.Araştırmacı
(Proje Yön: Yrd.Doç.Dr. Kemal T. YÜCEL), (Proje No:ĐÇTAG-A049),
(Tamamlandı, Şubat-2006).
154
3. AKÜ, Bilimsel Araştırma Projesi, "Afyon ve Çevresindeki Diyatomit
Agregasıyla Ürelilen Blok Elemanların Fiziksel ve Mekanik Özelliklerinin
Araştırılması" (Yardımcı Araştırmacı) (Prj.Yön., Yrd.Doç.Dr.Osman ÜNAL)
(Tamamlandı-Eylül 2005).
4. AKÜ, Bilimsel Araştırma Projesi,"Farklı Koşullarda Kür Edilmiş Lifli Betonların
Donma-Çözülme
Etkisinde
Fiziksel
ve
Mekanik
Özelliklerinin
Araştırılması"(Yardımcı Araştırmacı)(Prj.Yön., Yrd.Doç.Dr.Yılmaz ĐÇAĞA)
(Tamamlandı-Mayıs 2005).
Diğer Yayınlar
1.
Uygunoğlu,T., “Basınçlı Buharda Kür Edilmiş Diyatomitli Hafif Beton
Harçların Fiziksel Özelliklerinin Araştırılması”, Yıl Sonu Seminerleri, Erdal
Akar Konferans Salonu, 12 Mayıs 2004, Afyon.
2. Ünal, O., Kibici, Y., Uygunoğlu, T., "Đnşaat Sektöründe Mermer Atıklarının
Kullanılmasının Araştırılması", Şantiye Đnşaat Makina ve Mimarlık Dergisi, Sayı:
202, Nisan, 2005.
3. Topçu Đ.B., Ünal O., Uygunoğlu T.,"Betonarme Yapılarda Klorür Etkisi",
TMMOB Đnşaat Mühendisleri Odası Đzmir Şubesi, Haber Bülteni, Yıl 20, Sayı
124, Ağustos 2005, say. 36.
Ödüller
1. Türkiye Çimento Müstahsilleri Birliği Đzbırakanlar Yüksek Lisans Bursu, 20032005.
2. Tübitak Yayın Teşvik Ödülü – “Investigation of Properties of Low Strength
Lightweight Concrete for Thermal Insulating”
3. Tübitak Yayın Teşvik Ödülü – “A new approach to determination of compressive
strength of fly ash concrete using fuzzy logic”
4. Tübitak Yayın Teşvik Ödülü – “Fuzzy logic approach to predict stress–strain
curves of steel fiber-reinforced concretes in compression”
5. Tübitak Yayın Teşvik Ödülü – “Properties of autoclaved lightweight aggregate
concrete”
Hakemlikler
1. American Concrete Institute (ACI)
2. Journal of ASTM International
3. Journal of the American Ceramic Society
155