Elektriksel özellikler (İletkenlik, yalıtkanlık v.b )
Birim Ağırlık,
Birim Ağırlık,
Özgül Ağırlık,
Porozite,
Kompasite (doluluk),
Su Emme,
Doyma Derecesi,
Geçirimlilik,
Rötre ve Şişme,
Kapilarite (Kılcal Su Emme).
Genellikle inşaat sektöründe kullanılan taş yapılı (Kagir) malzemeler değişik tür ve büyüklükte boşluklar içerirler. Bu boşluklar malzemenin birim alırlığını, kompozitesini, porozitesini, su emmesini, geçirimliliğini, donmaya dayanıklılığını, kapileritesini, mukavemetini, ısı ve ses yalıtımını önemli derecede etkileyen bu özellikler Fiziksel özellikler olarak adlandırılmaktadır.
Genellikle inşaat sektöründe kullanılan taş yapılı (Kagir) malzemeler değişik tür ve büyüklükte boşluklar içerirler. Bu boşluklar malzemenin birim alırlığını, kompozitesini, porozitesini, su emmesini, geçirimliliğini, donmaya dayanıklılığını, kapileritesini, mukavemetini, ısı ve ses yalıtımını önemli derecede etkileyen bu özellikler Fiziksel özellikler olarak adlandırılmaktadır.
Malzemenin boşlukları dahil olmak üzere olmak üzere birim hacim ağırlığıdır.
Malzemenin boşlukları dahil olmak üzere olmak üzere birim hacim ağırlığıdır.
Düzgün şekilli malzemelerde ağırlık ve hacimler ölçülerek birim ağırlık bulunur.
Ağırlık P P
Birim Hacim Ağırlık = -------------- = ----- = ------
Bütün Hacim V v+d
Düzgün şekilli olmayan malzemeler su emmeyen veya az emen cinsten ise havada kuru olarak tartılır W1 ve suda tartılır W2 bulunur ve
Düzgün şekilli olmayan malzemeler su emmeyen veya az emen cinsten ise havada kuru olarak tartılır W1 ve suda tartılır W2 bulunur ve
W1
Birim Hacim Ağırlık =
W1-W2
Su emen cinsten ise havada kuru olarak tartılır W1, suda bekletildikten sonra havada tartılır W2 ve suda tartılır W3 bulunur ve
W1
Birim Hacim Ağırlık = hesaplanır.
W2-W3
Özgül ağırlık dolu hacme göre hesaplandığından daima birim ağırlıktan büyüktür. Eğer malzemede boşluk yoksa, melallerde olduğu gibi, özgül alırlıkla birim ağırlık eşit olur.
Özgül ağırlık dolu hacme göre hesaplandığından daima birim ağırlıktan büyüktür. Eğer malzemede boşluk yoksa, melallerde olduğu gibi, özgül alırlıkla birim ağırlık eşit olur.
Özgül ağırlığı ölçmek için boşluklu cisim kuru halde öğütülerek ince toz haline getirilir, sonra 74 mikron göz açıklıklı elekten elenir. Elekten geçen ince tozların bir kısmı tartılarak kütlenin ağırlığı bulunur, sonra aynı kütle içinde sıvı bulunan bir dereceli kaba (piknometre) konarak hacmi ölçülür. Ağırlık bu şekilde bulunan hacme bölünerek özgül ağırlık hesaplanır.
Malzemenin boşlukları çıkartıldıktan sonra birim hacmine karşılık gelen ağırlığıdır.
Malzemenin boşlukları çıkartıldıktan sonra birim hacmine karşılık gelen ağırlığıdır.
Birim ve özgül ağırlık için verilen ifadeleri birbirine oranlarsak:
Birim ve özgül ağırlık için verilen ifadeleri birbirine oranlarsak:
B.H.A W/V W d d B.H.A
= = = Dolayısı ile p = 1 -
W/d V W V
B.H.A
k =
k+p = 1
Bağıntıları elde edilir. Birim ve özgül ağırlık deneyle kolay bulunabilen değerlerdir. Dolayısı ile zor bulunan porozite ve kompozite değerlerini de bu bağıntılarla bulmak mümkündür.
Malzemenin birim ağırlık veya hacminin emmiş olduğu su yüzdesi olarak belirtilir.
Malzemenin birim ağırlık veya hacminin emmiş olduğu su yüzdesi olarak belirtilir.
B.H.A
k =
W2-W1
Sa= x 100 ve hacim yüzdesi olarak su emme:
W1
W2-W1 (W2-W1) W2-W1
Sh= x 100 = x 100 = x B.H.A %
V W1/B.H.A W1
Yani Sh = Sa x B.H.A
Sa : Ağırlık olarak su emme yüzdesi
Sh : Hacim olarak su emme yüzdesi;
W2 : Su emdirilmiş ağırlık
W1 : Kuru ağırlık
Malzemenin boşluklarının hangi oranda su ile dolduğu gösterir.
Malzemenin boşluklarının hangi oranda su ile dolduğu gösterir.
Su emme (% hacim olarak) Sh
Doyma Derecesi = = D =
Porozite P
Donan suyun hacmi yaklaşık olarak % 10 kadar genişler. Boşluklar tamamen su ile dolmuş ise, don esnasında meydana gelen hacim artması (buz basıncı) malzemeyi parçalar. Malzeme %80 oranına kadar su ile dolmuş ise suyun buz haline geçerken genleşmesi için yeterli boşluk vardır.
Doyma derecesi %80 ve daha küçük olan malzemeler yani, içinde % 20 veya daha fazla boşluk kalan malzemeler genellikle dona dayanıklıdır diye kabul edilirler.
W W
B.H.A = =
V v+d
W W
= =
d V-v
v V-d d
P = = = 1 -
V V V
d B.H.A
k = =
V
W2-W1
Sa= --------- x 100
W1
W2-W1 (W2-W1) W2-W1
Sh= x 100 = x 100 = x B.H.A %= Sa x B.H.A
V W1/B.H.A W1
Sh
D=
P
23x11x6 cm boyutunda bir tuğla kuru olarak tartıldığında 2600 gr. gelmektedir. 24 saat su altında tutulduktan sonra 3000 gr gelmektedir. Bu tuğlanın bir parçası öğütülüp elekten geçen kısımdan 50 gr. alınıp dereceli kapta hacmi 17,5 cm3 bulunuyor.
23x11x6 cm boyutunda bir tuğla kuru olarak tartıldığında 2600 gr. gelmektedir. 24 saat su altında tutulduktan sonra 3000 gr gelmektedir. Bu tuğlanın bir parçası öğütülüp elekten geçen kısımdan 50 gr. alınıp dereceli kapta hacmi 17,5 cm3 bulunuyor.
a) Birim hacim ağırlık B.H.A = ?
b) Özgül ağırlık = ?
c) Kompasite k = ?
d) Porozite p = ?
e) Su emme Sa, Sh = ?
f) Doyma derecesi D = ?
g) Bu tuğladan donmaya dayanıklılık beklenebilir mi?
Not : Boşluklu malzemelerin donmaya karşı dayanıklı olması için doyma derecelerinin % 80 den küçük olması gerekir.
Wkuru = 2600 gr
Wkuru = 2600 gr
Wyaş = 3000 gr
V= 1518 cm3
Wnumune= 50 gr.
Vdnumune = 17,5 cm3
a) B.H.A = 1,71 gr/cm3
b) = 2,86 gr/cm3
c) k = 0,60
d) p = 1- k =1 – 0, 60= 0,40
e) Sa= 0,15
Sh = SaxB.H.A = 0,15x1.71=0,256 % 26
f) D= %64
g) D = % 64 < % 80 olduğundan donmaya dayanıklılık beklenir.
Kılcal su emme malzemenin suya değen yüzünden zamanla emilen su miktarı ile belirlenir. Çok küçük çaplı boşluklar içinde kılcallık etkisi ile su yükselir (Şekil a). Düşey boruda suyun yükselme miktarı suyun yüzey gerilimi ile doğru, boru çapı ile ters orantılıdır. Küçüldükçe su daha yükseğe emilir.
Bir taş yapılı malzemenin kılcallık özelliğini saptamak için prizma şeklinde numunenin önce kuru ağırlığı tartılır, sonra suyun yüzüne değecek şekilde kaba yerleştirilir. Belirli zaman aralıklarında yapılan ağırlık ölçmeleri ile emilen su miktarları bulunur (Şekil b).
Bir taş yapılı malzemenin kılcallık özelliğini saptamak için prizma şeklinde numunenin önce kuru ağırlığı tartılır, sonra suyun yüzüne değecek şekilde kaba yerleştirilir. Belirli zaman aralıklarında yapılan ağırlık ölçmeleri ile emilen su miktarları bulunur (Şekil b).
Yapılarda kılcal etki ile emilen sular zamanla buharlaşırken verdikleri tuzları geride bırakarak sıva ve badanayı bozarlar, ayrıca rutubet oluşturarak sağlık yönünden sakıncalıdır. Bu sakıncaları önlemek için suyun girdiği yüzeyler zengin çimentolu sıvalar, boyalar, bitüm ve benzeri malzemelerle yalıtılır.
q2= k t
q= Birim alandan emilen su miktarı, (cm3/cm2)
t = Geçen zaman (sn)
k= Kapilerite katsayısı (cm2/sn)
30x30 cm boyunda bir beton karo, kapiler su emme deneyinde 20 dakika su ile temasta kalmış, bu süre içinde 40 gr. su emmiş olsun kapilerite katsayısı nedir?
30x30 cm boyunda bir beton karo, kapiler su emme deneyinde 20 dakika su ile temasta kalmış, bu süre içinde 40 gr. su emmiş olsun kapilerite katsayısı nedir?
Q = 40 gr = 40 cm3
A = 30x30 = 900 cm2
t = 20 dakika = 1200 saniye
q2= k t
Q2
k t = ----
A2 402
k 1200 = -------- k=1,64.10-6
9002
Bir tuğla numunesi kuru olarak tartıldığında 2400 gr geliyor. 11x23 cm boyutunda olan alt yüzü su ile temasa getirilip kapiler su emme deneyine tabi tutuluyor. Deneyde 1 saat sonunda numune yüzeyi kurulanarak tartılıyor ve 2725 gr bulunuyor.
Bir tuğla numunesi kuru olarak tartıldığında 2400 gr geliyor. 11x23 cm boyutunda olan alt yüzü su ile temasa getirilip kapiler su emme deneyine tabi tutuluyor. Deneyde 1 saat sonunda numune yüzeyi kurulanarak tartılıyor ve 2725 gr bulunuyor.
a) Bu tuğlanın kapilerite katsayısını hesaplayınız.
b) Hacim oranı cinsinden su emme miktarı en çok % 26,4 olacağı biliniyorsa, bu tuğladan yapılmış bir duvarın zeminden aldığı rutubeti 3 m yukarıdaki üst kata iletmesi için kaç günlük zaman geçecektir.
t = 1 saat = 3600 sn. Q = 2725 – 2400 = 325 gr A = 11x23=253 cm2
Q2
k t = ---- k = 4,5x10-4
A2
b) Hacim oranı cinsinden su emme miktarı en çok % 26,4 olacağı biliniyorsa, bu tuğladan yapılmış bir duvarın zeminden aldığı rutubeti 3 m yukarıdaki üst kata iletmesi için kaç günlük zaman geçecektir.
b) Hacim oranı cinsinden su emme miktarı en çok % 26,4 olacağı biliniyorsa, bu tuğladan yapılmış bir duvarın zeminden aldığı rutubeti 3 m yukarıdaki üst kata iletmesi için kaç günlük zaman geçecektir.
V = 300 cm3 ve emeceği su miktarı Q = 300x0,264= 79,2 cm3 olacaktır.
Tuğla duvarın bu kadar suyu emmesi için geçecek zaman
Q2
k t = ----
A2
4,5 x 10-4 x t = 79.22
t=1.39x107 sn = 161 Gün olur.
Şayet duvar 161 gün sürekli su etkisinde kalırsa rutubet 3 m yukarıya çıkabilir.
Malzemenin bir basınç farkı etkisiyle suyu bir taraftan diğer tarafa geçirme yeteneğine geçirimlilik denir.
Malzemenin bir basınç farkı etkisiyle suyu bir taraftan diğer tarafa geçirme yeteneğine geçirimlilik denir.
Bu özellik, belirtilen koşullarda birim alandan, birim zamanda geçen su miktarı ile tanımlanır ve geçirimlilik (permeabilite) katsayısı ile ifade edilir.
Basınç altında akışkanların boşluklu malzemelerin içinden geçmesi doğaldır. Ayrıca basınç olmaksızın doğal koşullarda kılcal etki nedeni ile boşluklu malzemelerde su geçirimliliği oluşabilir.
Basınç altında akışkanların boşluklu malzemelerin içinden geçmesi doğaldır. Ayrıca basınç olmaksızın doğal koşullarda kılcal etki nedeni ile boşluklu malzemelerde su geçirimliliği oluşabilir.
Gaz veya sıvı haldeki akışkanlara karşı malzemelerin geçirimliliği inşaat mühendisliğinde önemli sorun sayılmaktadır.
Örneğin genellikle yapılarda yağmur suyunun içeriye geçmemesi, buna karşılık su buharının içeriden dışarıya geçmesi istenir. Bu nedenle kullanılacak boya ve sıva malzemelerinin su ve buhar geçirimliliklerinin deneylerle saptanması gerekir. Basınçlı su geçirimliliği su depolarında, beton borularda ve barajlarda kullanılan malzemeler için önemlidir.
Örneğin genellikle yapılarda yağmur suyunun içeriye geçmemesi, buna karşılık su buharının içeriden dışarıya geçmesi istenir. Bu nedenle kullanılacak boya ve sıva malzemelerinin su ve buhar geçirimliliklerinin deneylerle saptanması gerekir. Basınçlı su geçirimliliği su depolarında, beton borularda ve barajlarda kullanılan malzemeler için önemlidir.
P Q
P Q
q=k ---- , q=------
d A t
q = Birim zamanda birim alandan geçen su miktarı, (cm3/cm2sn)
P = Su basıncı (Su sütunu yüksekliği- cm),
d = Numune kalınlığı (cm),
k = Geçirimlilik katsayısı (cm/sn)
A = Kesit alanı (cm2 )
İnsanların yaşadığı yapılarda akustik yönden konfor sağlamak için malzeme ve yapı düzeni ile ilgili iki önemli etken vardır. Bunlardan biri sesin yansıması veya yankı, diğeri de ses iletimi veya bunun tersi ses yalıtımıdır.
İnsanların yaşadığı yapılarda akustik yönden konfor sağlamak için malzeme ve yapı düzeni ile ilgili iki önemli etken vardır. Bunlardan biri sesin yansıması veya yankı, diğeri de ses iletimi veya bunun tersi ses yalıtımıdır.
Ses insanların algılayabildiği frekansta basınç dalgası halinde yayılır ve rastladığı cisme basınç dalgası olarak etkir. Bu basınç dalgasının enerjisi sesin şiddetini, frekansı da tonunu belirler. Ses enerjisi çok küçüktür ve uygulamada desibel (dB) denen bir birimle ölçülür.
Ses kaynağının türüŞiddeti, dB
Ses kaynağının türüŞiddeti, dB
Ses işitilmez 0
Fısıltı 10
Hafif alçak sesle konuşma 20
Özel bürolar, sessiz evler 30
Normal Konuşma 50
Sokak, büro gürültüleri vb. 60 - 70
Kulakta acıma hissi veren patlama 100 - 120
Sesin şiddetinden başka frekansı da önemli bir etkendir. İnsan kulağı 30 Hz ile 20.000 Hz arasında kalan frekansları duyabilir. 250 Hz den aşağısı düşük, 250-1000 Hz arası orta, 1000 Hz den yukarı olanlar yüksek frekanslı sayılır.
Ses dalgası havada ilerlerken bir cisme çarptığı andaki enerjisi E1 ise bunun E2 kadarı cismin yüzeyi tarafından yansıtılır, geri kalan kısmı da cisim tarafından emilir veya yutulur.
Ses dalgası havada ilerlerken bir cisme çarptığı andaki enerjisi E1 ise bunun E2 kadarı cismin yüzeyi tarafından yansıtılır, geri kalan kısmı da cisim tarafından emilir veya yutulur.
Buna göre cismin yüzeyinin ses emme sayısı,
= E1-E2 / E1 olarak tanımlanır.
Yansıma fazla olursa yankı yaparak işitme koşullarını bozar. Yansımanın az olması için E2’nin küçük, dolayısıyla ’nın büyük olması gerekir.
MalzemeSes Emme Katsayısı ()
MalzemeSes Emme Katsayısı ()
Ahşap 0.10
Beton, sıva, cam,tuğla 0.02
Cam lifi levha 0.70
Kumaş, halı 0.30
Açık pencere ve boşluk 1.00
Ses emme yeteneği frekansa da bağlıdır. Halı, kumaş, sünger elyafı gibi yumuşak malzemeler orta ve yüksek frekansları, delikli rijit levhalar (alçı blokları) alçak ve orta frekansları emer.
Açık havada yansıma yoktur, ses zor duyulur. Kapalı yerlerde ise yansıma fazla olur, sesler karışarak anlaşılamaz hale gelebilir. Bir kaynaktan çıkan ses duvarlara çarpıp tekrar tekrar yansırsa sesin sönmesi gecikir, buna yankılama (reverberasyon) denir. Sesin ilk şiddetinin milyonda birine düşmesi için geçen süreye de reverberasyon süresi denir. Odadaki yüzeylerin emme yeteneği çok yüksek ise bu süre çok küçük olur, ses çabuk kaybolur ve duyulması güçleşir. Eğer bu süre yüksekse sönme gecikir, yansıyarak uğultu yapar, işitme bozulur. Oda duvarlarında ve döşenecek yüzeylerde uygun emme sayısına sahip malzemeler kullanarak bu süre 1-2 sn. gibi uygun sınırlar arasına getirilir.
Açık havada yansıma yoktur, ses zor duyulur. Kapalı yerlerde ise yansıma fazla olur, sesler karışarak anlaşılamaz hale gelebilir. Bir kaynaktan çıkan ses duvarlara çarpıp tekrar tekrar yansırsa sesin sönmesi gecikir, buna yankılama (reverberasyon) denir. Sesin ilk şiddetinin milyonda birine düşmesi için geçen süreye de reverberasyon süresi denir. Odadaki yüzeylerin emme yeteneği çok yüksek ise bu süre çok küçük olur, ses çabuk kaybolur ve duyulması güçleşir. Eğer bu süre yüksekse sönme gecikir, yansıyarak uğultu yapar, işitme bozulur. Oda duvarlarında ve döşenecek yüzeylerde uygun emme sayısına sahip malzemeler kullanarak bu süre 1-2 sn. gibi uygun sınırlar arasına getirilir.
Ses dalgalarının yansıdıktan sonra geri kalan kısmı malzeme içinden geçerken bir kısmı yutulur ve öbür tarafa zayıf olarak çıkar. Bir duvarın ses yalıtım özelliği duvara gelen ses şiddeti Eg ve duvardan çıkarak iletilen ses şiddeti Ei ye bağlı olarak aşağıdaki bağıntı ile tanımlanır.
Ses dalgalarının yansıdıktan sonra geri kalan kısmı malzeme içinden geçerken bir kısmı yutulur ve öbür tarafa zayıf olarak çıkar. Bir duvarın ses yalıtım özelliği duvara gelen ses şiddeti Eg ve duvardan çıkarak iletilen ses şiddeti Ei ye bağlı olarak aşağıdaki bağıntı ile tanımlanır.
Söndürme sayısı= D = 10 log Eg/Ei
Burada D ses yalıtım sayısıdır ve birimi desibeldir. Burada giren ve çıkan ses şiddetleri watt/cm2 cinsinden ölçülür. Normal konuşma sesi 40 dB olduğuna göre bir duvarın ses yalıtım veya söndürme sayısı en az 40 dB in üstünde olursa ses arka bölmedeki komşular tarafından duyulmaz.
Genleşme Katsayısı
Genleşme Katsayısı
Bir cismin sıcaklığının 1C artması halinde birim boyunda meydana gelen artmaya genleşme katsayısı denir ve ile gösterilir. Bir çubuğun boyu ilk boyu (L0), (t) sıcaklık artışı halindeki boy uzaması (L) ise bu;
L=. L0.t
formülü ile ifade edilir.
Yeni boy ise (L= L0 + L) şeklinde belirlenir.
İlk boyu (L) olan bir malzemede sıcakllığın (t) kadar artmasıyla meydana gelen;
İlk boyu (L) olan bir malzemede sıcakllığın (t) kadar artmasıyla meydana gelen;
=
Bir şekil değişimi cisim şayet serbest değilse yapamayacak, dolayısıyla elastik sınırlar içinde kalacaktır.
(t = E. t = E..t ) gibi bir gerilme meydana gelir.
Bu gerilmeler özellikle demiryolu raylarında ,beton yol ve pistlerde meydana gelir. Bu gibi inşaatlarda kullanılma anında sıcaklığın (t) kadar artacağı birbirine temas edince belli bir () gerilmesini ala bileceği önceden tahmin edilerek ara mesafe inşaat sırasında ona göre bırakılır.
Bu gerilmeler özellikle demiryolu raylarında ,beton yol ve pistlerde meydana gelir. Bu gibi inşaatlarda kullanılma anında sıcaklığın (t) kadar artacağı birbirine temas edince belli bir () gerilmesini ala bileceği önceden tahmin edilerek ara mesafe inşaat sırasında ona göre bırakılır.
Isı iletkenlik katsayısı
Isı iletkenlik katsayısı
Bir malzemenin iki tarafında farklı bir sıcaklık var ise sıcaklığın yüksek olduğu taraftan az olan tarafa doğru bir sıcaklık akımı (difüzyon) meydana gelir. Birim zaman ve birim alanda malzeme içinden geçen ısı miktarı, ısı iletkenlik katsayısı ile orantılıdır.
Aşağıdaki şekilde lamda ( ) ısı iletkenlik katsayısı, alanı 1 m2 ,kalınlığı 1 m. olan tabakanın iki tarafı arsındaki ısı farkı 10 °C iken 1 saatte geçen ısı miktarıdır.
Birim ağırlığı küçük olan malzemelerin ısı iletkenlik katsayısı da küçüktür. Buna etki eden ikinci sebep rutubet olup, rutubet arttıkça ısı iletkenliği de artar. Isı iletkenlik katsayısının küçük olması daima aranır. Bu nedenle ısı kaybı az olacak ve o malzeme izolasyon malzemesi olarak kullanılabilecektir.
Birim ağırlığı küçük olan malzemelerin ısı iletkenlik katsayısı da küçüktür. Buna etki eden ikinci sebep rutubet olup, rutubet arttıkça ısı iletkenliği de artar. Isı iletkenlik katsayısının küçük olması daima aranır. Bu nedenle ısı kaybı az olacak ve o malzeme izolasyon malzemesi olarak kullanılabilecektir.
