1. betonun tanimi ve tariHÇESİ Betonun Tanımı

7. Karışım hesabının deneyle gerçeklenmesi;
Beton karışım hesabıyla belirlenen beton bileşenlerinin miktarları kesin değerler olmayabilir. Bu nedenle, hesaplanan oranlar kullanılarak hazırlanan beton numunelerinin başlangıçta kabul edilmiş olan işlenebilme ve dayanım koşullarını sağlayıp sağlamadığı kontrol edilmelidir. Öngörülen koşullarda deneme dökümünden elde edilenler arasında önemli fark çıktığı takdirde, girdiler uygun şekilde değiştirilerek karışım hesabı tekrarlanmalıdır.

1.Bölge

3.Bölge

2.Bölge

4.Bölge

Şekil 3.01.: Ocaktan Alınan Doğal Karışık Agreganın Granülometrisi
3.2.2.1. Karışım Hesaplarının Örneklerle Açıklanması.
Örnek 10
En dar boyutu 25 cm, paspayı 35mm olan, donma-çözülme etkisine maruz kalabilecek bir kolon için, hava sürükleyici katkı kullanmadan, C 25 betonunun karışım hesabı istenmektedir. Betonun yapılacağı şantiyenin çalışma koşulları bilinmemektedir.
Kullanılacak malzemelerin özellikleri aşağıda belirtilmektedir.
Çimento : PÇ 32,5 δ_ç : 3,10 g/cm³

Agrega : Doğal karışık agrega δ_a : 2,80 g/cm³ Tane dağılımı Şekil 7’de verilmiştir.

Su emme oranı : % 0,5
Çözümü maddeler halinde aşağıdaki gibi yapabiliriz.
a) En Büyük Agrega Boyutunun Seçilmesi;
Örnekteki eleman, en küçük boyutu 25 cm olan bir betonarme kolon olduğuna göre, Tablo 15’den D_maks= 32mm olarak bulunur. Agrega boyutu kolondaki paspayı olan 35 mm’den küçük olduğuna göre, uygun seçim yapılmıştır.
b) Agrega Tane Dağılımının Belirlenmesi;
Bir önceki aşamada D_maks= 32mm olarak belirlenmiştir. Oysa, ocaktan alınan agregada, bu boyuttan büyük taneler de bulunmaktadır. Öncelikle, agreganın 32 mm’den büyük kısmı elenerek ayrılmalıdır. Yapılacak beton C 25 olduğuna göre, agregayı iki veya üç tane sınıfına ayırmak gerekmektedir (Tablo 3.05). Bu örnekte, agrega tane şekli ve su emme oranları bu tane sınıfı için hemen hemen aynı kabul edilirse, agregayı, 0/4 ve 4/32 olmak üzere, iki tane sınıfına ayırmak yeterlidir. Bu iki tane sınıfı, kullanılacak olan agrega tane dağılımı Şekil 3.01’de verilen granülometri eğrisindeki 2. veya 3. bölgeye düşecek şekilde oranlanmalıdır. Bu örnekte, toplam agreganın ağırlıkça %40’nın 0/4, %60’ının ise 4/32 tane sınıfında olduğunu kabul edelim.
c) Su Çimento Oranının Seçilmesi (W/Ç);
Örnekteki eleman (kolon) donma-çözülmeye maruz kalacağı ve hava sürükleyici katkı kullanılmasına izin verilmediği için, W/Ç Tablo 3.06’dan 0,53 olarak belirlenir. C 25 için, dayanım koşulu göz önünde bulundurulduğunda, gerekli W/Ç oranı Tablo 3.07’de 0,62 olarak belirtilmiştir. Dolayısıyla W/Ç = 0,53 her iki koşuluda sağlamaktadır.
d) Çökme Değerinin Seçilmesi;
Tablo 3.08’de kolonlar için çökme değeri en çok 100 mm en az 50 mm olarak verilmiştir. Dolayısıyla, bunların yaklaşık ortalaması olan 70 mm bu beton için seçilebilir.
e) Karışım Suyu ve Hava Miktarının Belirlenmesi;
Tablo 3.09’dan, normal beton için, 7 cm çökme değerine karşı gelen karışm suyu miktarı, yaklaşık B32 granülometrisinde bir agrega kullanıldığına göre, 160 kg/m³ olarak bulunur. Yine aynı Tablodan, hava miktarının yaklaşık %1 olduğu belirlenir.
f) Çimento Miktarının Hesaplanması;
W/Ç = 0,53 ve Su miktarı 160 kg olduğuna göre 1 m³ beton için çimento miktarı 160/0,53 = 302 kg olarak hesaplanır. Çimentonun yoğunluğu 3,10 g/cm³ olduğuna göre, bu miktardaki çimentonun hacmi ise 302/3100 = 0,097 m³’tür.
g) Agrega Miktarının Belirlenmesi;
Toplam agrega hacmi, 1-(0,0097+0,160+0,01) = 0,733 m³’tür. Agreganın yoğunluğu 2.80 g/cm3 olduğuna göre, toplam agrega miktarı, kg’dır. Bunun %40’ı (821 kg) 0/4, %60’ı (1231 kg) ise 4/32 tane sınıfından olacaktır. Bu durumda 1 m³ beton için hesaplanan malzeme miktarları aşağıdaki gibi belirlenmiş olur.
Çimento = 302 kg

Su = 160 kg

0/4 Agrega = 821 kg

4/32 Agrega = 1231 kg

h) Karışım Hesabının Deneyle Gerçekleşmesi
Yukarıda belirtilen malzeme miktarları kullanılarak hazırlanan bir deneme dökümünde arzu edilen 7 cm’lik çökme değeri yerine 5 cm’lik bir çökme elde edildiği görülmüştür. Bu durumda, gerekli kıvamı sağlayabilmek için 1m³ betonda 8 kg daha fazla suya ihtiyaç olduğu belirlenmiştir. Buna göre yeni karışım miktarını hesaplayınız.
1m³ teorik bileşen

Çimento = 302 kg PÇ 32,5 için δ_ç= 3,10 gr/cm³

Su = 160 kg Agrega için δ_a= 2,80 gr/cm³

%40 A_0/4 = 821 kg (YKSD) Hava mik. h = % 1 dir.

%60 A_4/32 = 1231 kg (YKSD) YKSD→Yüzeyi kuru suya doygun
Önceki su, çimento oranı Yeni su, çimento oranı

Karışıma 8 kg su ilavesi ile toplam hacim 1008 dm³ olur. Bu durumda yapılacak orantıyla 1000 dm³ için gerekli su miktarını ve daha sonra da çimento miktarını hesaplayalım.

1008 dm³ 168 lt lt bulunur.

1000 dm³ lt

Su, çimento oranı 0,53 olduğuna göre çimento miktarının hesabı ise şu şekilde yapılır.

olduğuna göre; kg bulunur. B.H.D. yardımıyla agrega miktarları bulunur.

dm³

dm³

bulunur.
4. TAZE BETON ÖZELLİKLERİ
İyi bir beton; taze haldeyken kolay taşınabilmeli, yerleştirilebilmeli, sıkıştırılabilmeli ve bu işlemler sonrasında ayrışmamalıdır. Sertleşmiş halde ise betonun mekanik mukavemeti yeterince yüksek ve dayanıklı olmalıdır.Yani hava etkisine, kimyasal etkilere ve aşınma etkisine karşı dayanmalıdır.

Ayrıca ekonomik olmalı; yani malzeme, üretim, döküm, kalıplama, bakım masrafları az olmalıdır. Bu özellikler ise; Malzeme cinsi ve karışım oranları iyi seçilerek, beton harmanının hazırlanması, yerleştirilmesi ve sıkılanmasında uygun yöntemler ve güvenilir araçlar kullanılarak ve beton uygun koşullarda saklanarak sağlanabilir. Genelde betondan beklenilen özellikleri şu başlıklar altında incelemek mümkündür(Şimşek,2004).

İşlenebilme

Tanelerin Ayrışması-Segregasyon

Betonun Terlemesi

Birim Ağırlık

Priz

Üniformite

4.1. İşlenebilme
Betoniyerden çıkan taze betonun taşıma ve kalıba yerleştirme sırasında kohezyonunu ve homojenliğini kaybetmemesi ve kalıplarda kolaylıkla yayılarak kabil olduğu kadar az boşluk bırakarak bunların doldurma özelliklerini hepsini birden işlenebilme özelliği ifade eder.

İşlenebilme, minimum enerji, homojenliğinin korunması, boşluksuz yerleşme ve kıvam kavramlarını içermektedir.Betonun işlenebilme özelliği ile kıvamın karıştırılmaması gerekir. Kıvam betonun akıcılığı ile veya kendi ağırlığı altında hareket etme kabiliyeti ile ilgili bir özelliktir. Bu özelliğe en önemli etkiyi su yapmaktadır.

Taze betonun kıvamı yalnız ilave edilen su miktarının bir fonksiyonu değil, aynı zamanda muayyen bir kıvamın elde edilmesi için su ihtiyacını tayin eden agreganın tane boyutu, tane şekli, tanelerin yüzey pürüzlülüğü ve taze betonda işlenebilmeyi önemli ölçüde etkiler. Ayrıca çimentonun karekteri ve miktarının da rolü büyüktür. Beton kıvamında yuvarlak ve granülometrisi düzgün agreganın karışım suyu ihtiyacı köşesi ve granülometrisi iyi olmayan agregadan daha azdır.

İşlenebilir betonun niteliklerinin başında kohezyon gelir. Kohezyonu iyi olan taze betonun içindeki iri agrega taneleri; karıştırma, taşıma ve yerleştirme işlemleri sırasında kütleden ayrılmazlar. Bu işlemler sırasında iri agreganın beton kütlesinden ayrılması olayına betonun çözülmesi (segregasyon) adı verilir. Böyle betonun bünyesi homojen olamaz; iri agregalar bir yanda harç bir yanda birikir. Bu ise betonun dayanımını olumsuz yönde etkiler.

Kimyasal katkı maddesi kullanarak betonun işlenebilme özelliğini arttırmak mümkündür. Sikament kimyasal katkı maddesi kullanarak çökme değeri ve istenilen işlenebilme ayarlanabilir. Süper akışkan betonlar üretilebilmektedir. Bu akışkan beton yüksek noktalara pompa ile betonun ulaştırılmasında çok kolaylık sağlamaktadır. Betonlardan istenilen işlenebilme özelliği, betonun kullanılacağı yere, sıkıştırma ve yerleştirme tekniğine dayanır.

İşlenebilirlik derecesi inşaat aksamının boyutları, şekli ile demir aralıklarına bağlıdır. Mesela döşemeler için iyi işlenebilirliği olan beton ince ve sık demirli bir inşaat kesiminde kullanılma bakımından güçlük arz edebilir (Şimşek,2004).

4.2 Betonu Kıvamı
Genellikle sıvılar için kullanılan “kıvam” deyimi taze betonun akıcılığını nitelendirmekte kullanılır. Betondaki kıvam kavramı işlenebilirlik yeteneği ile birlikte düşünülmelidir.

Kıvamlarına göre taze betonlar:

• 
  Kuru (Nemli toprak görünümde)
  
• 
  Plastik
  
• 
  Akıcı
  

olmak üzere üç ana grupta sınıflandırılırlar. Bu sınıflandırmada betonun su içeriği önemli derecede rol oynar. Agreganın cinsi ve jeolojik kökenli, ayrıca yüzey özelliği de kıvam derecesini etkiler. Örnek olarak, dere kumu, çakıl, kırmataş, kırma kum gibi farklı agregalarda aynı kıvamı tutturabilmek için farklı miktarlarda karma suyu katılması gerektiği bilinmektedir.

Agreganın biçimi ve yüzey pürüzlüğü taze betonun iç sürtünmesinde önemli rol oynar. İç sürtünme taneler arası, tanelerle çimentolar hamuru arasındaki sürtünmedir. Dış sürtünme ise beton ile kalıp ve donatı arasındaki sürtünmedir. Dış sürtünme, istenilen kıvam düzeyine ulaşmak için ve seçilecek maksimum tane çapı için bir kıstas oluşturur. İç sürtünme ise taze betona ait bir malzeme özelliğidir. İç sürtünmeye, agrega yüzey ve şekil özellikleri dışında agregadaki ince malzeme oranı ve çimentonun bazı özellikleri de etki eder. Betonun kohezyonunu arttıran etkenler iç sürtünmeyi de arttırırlar. Tıpkı ince agrega oranının artmasında olduğu gibi, çimentonun inceliğinin fazla olması ve çimentonun su tutma yeteneğinin artması da iç sürtünmeyi fazlalaştıran olgulardır. Kumun biçimsizliği işlenebilme üzerinde olumsuz etki oluşturur. Yassı taneler içeren ve çok ince kumlar sakıncalıdırlar. İşlenebilirliği etkileyen kuma ait bu özellikler, sertleşmiş betonda da direncin düşmesine yol açar.Agrega konusunda da belirtildiği üzere süresiz (kesikli) granülometriye sahip betonlarda işlenebilirlik yeteneğe düşük düzeyde kalır. Daha dolu bir beton üretimine imkan veren kesikli granülometriye sahip agregalar, işlenebilme sorunları varsa seçilmemelidirler.

Bu konuda belirtilmesi gereken diğer bir husus da işlenebilirlik yeteneğinin arttırılması için su miktarının yükseltilmesi yerine (iri-ince) agrega oranlarının iyi ayarlanması ve akışkanlaştırıcı katkı kullanılmasının en akılcı çözüm yöntemi olduğudur.
Tablo 4.01.: TS 500’e Göre Beton Kıvam Ve Özellikleri

Kıvam	Çökme	Özellikler
Nemli toprak	0-2,5 cm	Su miktarı çok az, vibrasyonla özenli ve kuvvetli bir şekilde yerleştirilmediği taktirde betonda boşluklar kalır.
Sıkı	2,5-5 cm	Vibrasyonla sıkıştırmaya elverişli betonarme yapılar için uygun
Plastik	5-7,5 cm	Donatının fazla olması halinde seçilir.
Akıcı	7,5-15 cm	Su miktarı fazla, vibrasyonla sıkıştırmaya elverişli değil. Çok sık donatı bulunması halinde kullanılmasına izin verilir.
Şerbet	15	Su; agrega ve çimentodan kolaylıkla ayrılır. Betonarmede bu kıvama sahip beton kullanılmamalıdır. (TS, 500)

Tablo 4.02.: Betonların Çökme (Slump) Değerlerine Göre Sınıflandırma

Beton Sınıfı	Kıvam	Çökme (Slump) (mm)	Tölerans (mm)
S1	KURU	10-40	± 10
S2	PLASTİK	50-90	± 20
S3	AKICI	100-150	± 30
S4	ÇOK AKICI	160-210	± 30
S5	YAYILAN	≥220	± 30
Çökme değeri en yakın 10 mm’ye yuvarlatılmalıdır.

Agrega En Büyük (Maksimum) Tane Büyüklüğü Sınıfları
TS EN 206-1' e göre agrega en büyük tane büyüklüğüne göre sınıflanırılır. Örneğin: D_{en çok} 22 cm olan beton.Beton içinde kullanılacak en iri agrega tane büyüklüğünün kalıp en dar boyutu, döşeme derinliği, pas payı, en sık donatı aralığı gibi unsurlarla uyumlu biçimde, TS 500 de belirtilen şekilde seçilmesi gerekir.

Piyasada yaygın biçimde kullanılan hazır beton "2 No Agregalı "olandır. Çok sık donatılı veya ince kesitli elemanlarda bazı bilinçli müşteriler " 1 No Agregalı " hazır beton siparişi vermektedir.

Tablo 4.03.: Agrega En Büyük (Max) Tane Büyüklüğü Sınıfları

En Büyük Agraga Tane Büyüklüğü Sınıfı	Dmax. (mm)
D1 (1 No.lu)	12
D2 (2 No.lu)	22
D3 (3 No.lu)	32
D4 (4 No.lu)	64

İşlenebilmeyi Etkileyen faktörler

• 
  Çimento miktarı
  
• 
  Çimentonun özelliği
  
• 
  Karma Suyu miktarı
  
• 
  Agrega gradasyonu ve en büyük agrega tane boyutu
  
• 
  İnce agreganın miktarı ve tane dağılımı oranı
  
• 
  Agregaların tane şekli
  
• 
  Beton Yapımında kullanılan ince taneli mineral katkılar
  
• 
  Beton yapımında kullanılan kimyasal katkılar
  
• 
  Hava sürüklenmiş betonlardaki sürüklenen hava miktarı
  
• 
  Sıcak hava koşulları ve beton karışımının sıcaklığı
  
• 
  Betonun karıldığı andan, kıvamının ölçüleceği ana kadar geçen süre.
  

İşlenebilmeyi ve Kıvamı ölçme yöntemleri :

1. 
   Çökme Deneyi
   
2. 
   Vebe Deneyi
   
3. 
   Sıkıştırma Faktörü Deneyi
   
4. 
   Akıcılık Deneyi ( Sarsma Tablası Deneyi )
   

Tanelerin Ayrışması-Segregasyon
Betonun hazırlanması, taşınması, yerleştirilmesi ve sıkıştırılması sırasında iri tanelerin ince tanelerden ayrışması olayına “segregasyon” denir. Segregasyon ya iri agregaların eğik düzlem boyunca ince agregalardan daha çabuk yol almaları şeklinde, ya da özellikle sulu karışımlarda iri agregaların çökelmesi biçiminde meydana gelmektedir. Eğer betonun yerleştirileceği yere kısa mesafede taşınması mümkün olabilirse, segregasyon tehlikesi azalır. Betonun oldukça yüksek yerden düşünmek, oluktan geçirmek, iletim yönünde değişiklikler yapmak, bir engelle karşılaştırmak segregasyonu arttırır. Böyle durumlarda kendini tutabilen kohezyonlu beton kullanılmalıdır. Betonun iyi bir şekilde üretilesi, ulaştırılması ve yerleştirilmesi segregasyonu önemli ölçüde azaltır. Vibrasyon işlemi betonun iyi bir şekilde sıkıştırılmasını sağlar, fakat yanlış kullanımı ve uzun süre işleme tabi tutulması, kaba malzemenin aşağıda, çimento hamurunun ise yüzeyde toplanmasına, dolayısıyla betonun zayıf olmasına neden olur. Hava sürükleyici katkı maddesi içeren betonda segregasyonun azalacağı unutulmamalıdır.

Betonda segregasyona yol açan sebepler :

1.Malzeme oranları ve özellikleri :Taze betonu oluşturan malzemelerin uygun oranlarda kullanılmamış olması, ve/veya kullanılan malzemelerin uygun özellikte olmaması beton içerisindeki malzeme dağılımının, homojen olmamasına ve segregasyonun oluşmasına yol açan önemli etkenlerdir.

2.İri agrega miktarının çok olması ve en büyük agrega tane boyutunun 25 mm.den büyük seçilmesi

3.İri agreganın ve ince agreganın özgül ağırlıkları arasında önemli fark bulunması

4.İnce agrega veya ince çimento gibi ince malzemelerin az olması.

5.Agregaların düzgün yüzeye ve yuvarlak şekle sahip olmamaları, agregadaki yassı ve uzun şekilli kusurlu tanelerin fazla olması,

6.Beton karışımının aşırı ölçüde sulu veya aşırı ölçüde kuru olası.

7.Beton üretiminde kullanılan malzemelerin karıştırma işleminin yeterince yapılmamış olması.

8.Taze betonun taşınması, yerleştirilmesi ve sıkıştırılması işleminin uygun tarzda ve uygun sü reyle yapılmaması

Taşıma, yerleştirme ve sıkıştırma işlemleri uygun yöntemlerle uygun şekilde yapılmadığı takdirde, taze beton kolaylıkla segregasyon gösterebilmektedir.Gereğinden daha uzun süreyle yapılan sıkıştırma ( vibrasyon ), betonda segregasyon yaratmaktadır. Betondaki segregasyon tespiti gözle yapılmaktadır.
4.3. Betonun Terlemesi

Tanım olarak, “terleme” taze karışım içindeki suyun kalıba yerleştirilmiş betonun yüzeyinde birikmesidir. Beton yerleştirildiğinde karışım içindeki malzemenin suyu tutamaması sonucu meydana gelir; agreganın çökelmesi ile bağlantılıdır.Terleme sonucu yüzey çok ıslak hale gelir ve bu su kaybı betona su ilave edilerek giderilmeye çalışılırsa boşluklu, zayıf, dayanıksız beton ortaya çıkar. Eğer terleme suyu, üst yüzeyin bitirilmesi sırasında tekrar karıştırılırsa zayıf taşıyıcı bir yüzey oluşacaktır. Buna engel olmak için, terleme suyu tamamen buharlaşıncaya kadar yüzeyde herhangi bir düzeltme yapılmamalı, mastar veya mala ile yüzey üzerinde fazla çalışılmamalıdır. Beton yüzeyindeki buharlaşma hızı, terleme oranın gelişme hızından daha fazla ise, plastik büzülme (rötre) çatlakları meydana gelir.Terleme suyunun bir kısmı kaba agreganın ve donatının etrafında hapis olar ve zayıf bağlantı bölgesi oluşturur. Terleyen su dikkate değer miktarda çimento partekülleri taşıyorsa su uzaklaştığında tozlu bir yüzey oluşur. Bu zayıf alan kaplama yüzeyinde bir bağ tabakası olacaksa, fırçalama veya yıkama yoluyla kaldırılmalıdır. Terleme eğilimi büyük çapta çimento özelliklerine bağlıdır. Çimento inceliği arttırılarak terleme azaltılabilir. Çimentoda C3A bileşeninin oranı yükseldikçe terleme azalır. Betona kalsiyum klorürlü katkı maddesi eklenmesi terleme olayının geriletir. Beton döküm ortamındaki yüksek ısı terleme oranını arttırır. İnce agreganın özellikle 150 mikron eleğin altında kalan kısmı su tutarak terlemeyi etkiler. Çimentoca zengin karışımlar terlemeye, zayıf karışımlardan daha az eğilimlidir. Puzzolan aluminyum tozu ve hava sürükleyici katkılar terlemeyi azaltır. Terleme, çimento hamuru yeterince sertleşerek, çökelme işleminin sona ermesine kadar devam eder (Agar ve Ark.1998).

Terlemenin Betondaki Olumsuz Etkileri
1.Terlemeden dolayı sertleşmiş beton içerisine dışarıdan daha rahat su veya sülfatlı su, asitli su sızabilmektedir.

2. Beton yüzeyi aşınmaya karşı daha az dayanıklı olmaktadır.

3.Beton içerinde su ceplerinin oluşmasına sebep olmakta bu durum çimento hamuru ile demir donatı arasındaki aderansı zayıflatmaktadır,

4.Buharlaşma hızı terleme hızından daha çok olduğu takdirde, betonun iç bölgeleri plastik durumunu korur iken, betonun üst yüzeyi hemen kuruyup katılaşma göstermektedir.

Terlemeyi Azaltacak Faktörler
1.Beton da kullanılacak çimentonun inceliğinin yüksek olması

2.Çimento kompozisyonu

3.İnce öğütülmüş mineral katkı kullanımı

4.Karma suyu miktarının azaltılması ( su / çimento oranın düşük seçilmesi )

5.Beton içerisine sürüklenmiş hava miktarı.

6.Betonun tabakalar halinde yerleştirildiği inşaatlarda, tabaka kalınlığının mümkün olduğu ölçüde az tutulması.

Betondaki terleme hızı ve miktarı TS 4106 VE ASTM C 232 deney yöntemleri ile bulunur ve her iki deney yöntemi de aynıdır.


4.4. Birim Ağırlık
Taze betonunun birim ağırlığı , bir birim hacim içerinde yer alan taze betonun ağırlığıdır. Betonun birim ağırlığı, genellikle kg / m³ veya ton / m³ olarak ifade edilmektedir.
Taze betonun birim ağırlığının düşük veya yüksek olması, betonu oluşturan malzemelerin özelliklerine, beton içerisinde yer alan boşluk miktarına ve de tasarlanmış beton karışımı ile ilgilidir.
Özgül ağırlığı yüksek olan agregaların oluşturduğu betonun birim ağırlığı da yüksek olmaktadır. Öte yandan içerisinde çok hava boşluğu bulunduran betonunun birim ağırlığı da düşük olmaktadır.

Taze betonda Birim Ağılığın düşük olmasına neden olan başlıca faktörler :

• 
  Betonu oluşturan agrega gradasyonunun düzgün olmaması,
  
• 
  Max. agrega tane boyutunun küçük olması,
  
• 
  Taze betona sıkıştırma - vibrasyon işleminin yeterince yapılmamış olması,
  
• 
  Beton içerisinde sürüklenen hava miktarının çok olması.