Deniz yapilari iÇİn beton teknolojiSİ 009-2010 GÜz hafta giRİŞ: İŞlenecek konular



Yüklə 342,63 Kb.
səhifə1/5
tarix28.10.2017
ölçüsü342,63 Kb.
#19352
  1   2   3   4   5




DENİZ YAPILARI İÇİN BETON TEKNOLOJİSİ

2009-2010 GÜZ
HAFTA 1
GİRİŞ: İŞLENECEK KONULAR:
AGREGALAR (Petrografik, geometrik , yoğunluk/boşluk özellikleri, incelik modülü)

BAĞLAYICI MADDELER (Ağırlıklı olarak çimento ve diğer malzemeler) (Nedir?, birleşimleri, üretimleri, özellikleri, türleri)

BETON (3 temel özellik – işlenebilirlik, mukavemet, dayanıklılık, diğer özellikler, kalite kontrol)

DENİZ YAPILARINDA KOROZYON (Deniz yapıları için çok önemli) (Betonun korozyonu, donatının korozyonu betonarmede korozyon)

DENİZ YAPILARINDA ÜRETİM TEKNİKLERİ
BETON – GENEL BİLGİLER
Beton nedir?

Beton yapay olarak üretilen bir taştır.
Doğada taşlar varken neden yapay taş üretilmesi istenir?

Üretime başlandığında viskozitesi yüksek bir sıvı olduğundan istenilen formdaki ve boyuttaki kalıba kesintisiz, sürekli biçimde yerleştirilebilir ve katılaştıktan sonra da istenilen formu alır. Doğadan çıkartılan doğal taşlarda bu avantaj yoktur, bunları ancak yontmak ve birbirine ekleyerek süreksiz yapı elemanları elde etmek mümkündür. Ancak doğal taşlar gibi betonun basınç dayanımı yüksek olmakla beraber, çekme dayanımı düşüktür. Bu yüzden betonun taşıyıcı yapı malzemesi olarak kullanılması için çelikle güçlendirilmesi gerekir.


Beton, sıklıkla kullanıldığı alanlar dışında deniz yapıları için de önemli bir malzemedir. Rıhtım, iskele, dalgakıran, duba, üretim çiftlikleri, gemi tamir havuzları, sualtı tünelleri, açık deniz platformları, sualtı deppoları gibi çok çeşitli alanlarda kullanılmaktadır. 1940’lara kadar deniz yapılarında kullanılan betonların özellikleri karadakilerden çok farklı değildi. Ancak, deniz yapılarında oluşan şiddetli hasarlar, deniz yapılarındaki betonun içeriğinin araştırılması gerektiğini ortaya koydu.. Yeri geldikçe bu konular daha detaylı olarak incelenecektir. Genel olarak betonu oluşturan maddeleri inceleyelim.
Betonu oluşturan maddeler nelerdir?
Betonun hammaddeleri kum, çakıl, mıcır gibi taneli mineral malzemeler, bağlayıcı niteliğine sahip çimento ve sudan ibarettir. Betona ek nitelikler kazandırmak amacıyla katkı maddeleri olarak adlandırılan bazı kimyasal bileşenler eklenebilir. Günümüzde kullanılan ortalama bir bir C30 (yani minimum dayanımı 30 MPa) betonunun 1 m3’ünde yaklaşık olarak 360 kg. çimento, 180 l. su, 860 kg. ince agrega, 1040 kg. iri agrega bulunur.
Agrega nedir?

Agreganın, betonun dayanım ve taşıyıcılığında önemli işlevi vardır. Betonun yaklaşık % 70’ini agregadır ve iskelet yapıyı oluştururlar.


Taneli mineral malzemeye agrega adı verilir. Agregalar ince ve iri agrega olarak iki sınıfa ayrılır, kum ve I no. = mıcır ince agregadır, II, III no. = mıcır ve çakıl iri agregadır. Kum, çakıl dere yataklarından, ocaklardan ve denizden sağlanır. Mıcırlar ise büyük doğal taşların kırılması ve sonra elenmesi yoluyla üretilir.
İnce agregaların elek çapı değerleri 4 mm.den az veya eşit, iri agregaların elek çapı değerleri de 4 ile 31.5 mm arasındadır.
Sadece çimento ve su karışımına çimento şerbeti veya çimento hamuru denir, enjeksiyon, su kaçaklarını tıkama işlerinde kullanılır.
İnce agrega, çimento ve su karışımına harç denir, duvar örmede ve sıvada yaralanılır. Çimento şerbeti, hamuru ve harcı taşıyıcı malzeme değildir.
Taşıyıcı malzeme betondur ve beton iri agrega, ince agrega çimento ve su (ve katkılardan) oluşur.
Hammaddelerin belirli niteliklere sahip olması iyi kalitede beton üretimi için yeterli değildir. Bunların karışım oranlarının kurallara uygun biçimde hesaplanması, hammaddelerin stoklanması, betonun üretilmesi, taşınması, yerleştirilmesi ve bakımı yapılarak saklanması (kür) hususlarında da gerekli özenin gösterilmesi zorunludur.
Bu bölümde hammaddelerin ve betonun özellikleri, beton karışım oranlarının hesap kuralları incelenecektir.
Agregalar
Agregaların Petrografik Özellikleri
Doğal agregalar, kökenleri olan jeolojik kültelerin petrografik niteliklerinin taşırlar. Hafifi yoğunluklu betonlarda bazen yapay agregalar kullanılır, örneğin yüksek fırın cürufu, pişirilip genleştirilen ve pelletlenen (küresel tanelere dönüştürme) kil vb. gibi, bunların petrografik yapıları, jeoloji kültelerle bağıntılı olmaz.
Jeolojide külteler püskürük (magmatik), tortul ve metamorfik olarak üçe ayrılır. Püskürük külteler magmanın yeryüzüne fışkırması sonucunda oluşmuşlardır.

Tortul kütleler jeolojik devirlerde karasuların sürükleyerek depoladığı yer kabuğu öğelerinin zaman içinde taşlaşmasıyla oluşmuşlardır.

Püskürük veya tortul kültelerin basınç, sıcaklık gibi dış ortam etkileriyle değişimi metamorfik kütlelerin oluşmasına yol açmıştır.
Külteler, çok değişik tür ve yapıdaki minerallerin belirli oranlarda yan yana gelmeleriyle meydana gelirler. Mineraller ise kimyasal bileşimleri ve kristal yapıları belli doğal kimyasal bileşenlerdir.
Beton agregalarında aranan nitelikler, külte türlerine ve dolayısıyla kültelerin mineralojik bileşimine bağlıdır. Doğal olarak kültelerin mineralojik bileşimlerinin bilinmesi sadece beton agregaları açısından önemli olmaz; doğal taşların kullanıldığı tüm kagir yapılarda ve özellikle anroşman, dalgakıran vb. deniz yapılarında büyük önem taşır.
Beton agregası olarak kullanılacak kültelerde aranan nitelikleri şöylece sıralayabiliriz: Beton agregalarına ait standartlar TSE tarafından belirlenmiştir: TS706 EN 12620


  • Yeterli basınç dayanımı

  • Atmosfer etkisi ile yapraklanıp dağılmama

  • Donma-çözülme etkisi ile niteliğini kaybetmeme

  • Islanma-kuruma sırasında hacim sabitliğini koruma

  • Sülfat ve klor iyonları taşımama

  • Alkali reaktifliği gibi çimento ile kimyasal etkileşim yapmama

Püskürük, tortul ve metamorfik kültelerdeki en yaygın mineraller ve bunların nitelikleri aşağıda özetlenmiştir. [1,2,3]




  1. Silis

  2. Feldspatlar

  3. Mika

  4. Kloritler

  5. Pirit

  6. Jips ve anidrit

  7. Kalsiyum karbonatlar

  8. Killi Mineraller


Agregaların Geometrik Özellikleri
Agregalarda tane büyüklüğü ve geometrik şekilleri ve yığın içindeki tanelerin büyüklüğü, ne oranda bulundukları beton özellikleri açısından çok önemlidir.
Agregaların ideal şekli 3 boyutu da birbirine eşit olan küredir. Bunun nedeni bu şeklin maksimum hacim, minimum yüzeye sahip olmasıdır. Boyutlardan birinin diğer ikisine göre daha küçük olması istenmez. (çivi ya da disk şeklinde olanları) Bunların oranın fazla olması yığının çok boşluklu olmasına yol açar. TS 706 EN 12620 ve 3814’e göre tanelerin boyutları arasındaki oran üçten küçükse bu taneler biçimsiz kabul edilir. Bir yığında biçimsiz tanelerin oranı % 50’den az olmalıdır. Doğal olarak böyle bir oran belirlenmesi sadece iri agregalarda yapılır. Agrega yığınlarının tane boyutlarına göre dağılımlarının saptanmasına elek analizi (granülometri veya gradasyon) denir. Bu, beton üretimindeki ilk önemli aşamadır.

Agregaların boyutları standart eleklere göre saptanır (TS 706 EN 12620). Bunlar kare açıklıkları olan tel kafeslerdir. Elek çapları (göz açıklığı/elek açıklığı): 31.5, 16, 8, 4, 2, 1, 0.5, 0.25 mm.dir.


4 mm’ nin altına geçenler kum olarak adlandırılır.

Elek aralıkları 0.25mm nin 2,4,8,... 128 katları olarak düzenlenmiştir. Böylece granülometri dediğimiz eğri çizilirken x-eksenindeki elek uzunlukları eşit olarak gösterilir.
Beton üretiminde taze betonun iyi işlenebilmesi için tüm agrega yüzeylerinin ince bir su tabakası ile kaplanması gereklidir. Agrega taneleri ufaksa toplam yüzey fazla olacağından gerekli su miktarı artacak, bu da betonun boşluklu, geçirimli ve düşük mukavemetli olmasına neden olacaktır. Fazla iri agrega olmasında ise yerleştirme problemleri ile karşılaşılır. Buradan görüldüğü üzere ideal granülometride maksimum doluluk ile beraber minimum tane toplam yüzeyi de gerekeceği anlaşılır.
İdeal granülometri eğrileri için analitik grafik ifadeler geliştirilmiştir. Bunlara referans eğrileri denir.
Bunun için geliştirilmiş sıklıkla kullanılan analitik eğri Fuller parabolüdür.


Pi: elekten geçen malzeme %si

di:elek çapı

D: agrega yığınındaki max. tane çapıdır.
Bir diğer referans eğrisi TS 706 ile belirlenmiştir. Bu eğriler çok sayıda deney sonuçları kullanılarak elde edilmiştir.

DENİZ YAPILARI İÇİN BETON TEKNOLOJİSİ

2009-2010 GÜZ
HAFTA 2

İncelik Modülü

Granülometri eğrisinin % 100 ekseni ile arasında kalan alanın sayısal ifadesidir. Diğer bir deyişle eğrinin tek bir sayı ile ifade edilmesidir. Alan küçüldüğünde eğri % 100 eksenine yaklaşır yani agrega ince taneli olur. Büyüdüğünde ise iri taneli. Pratikte incelik modülü, granülometri ordinatlarının 100’den farklarının toplamının 100’e bölünmesiyle bulunan sayıdır.


Agregalarda yoğunluk/boşluk özellikleri:

.

Agregalarda 2 tür boşluk bulunabilir:


1- Dışarıyla bağlantılı/bağlantısız boşluklar. Her ikisi de tanenin mekanik mukavemetini düşürür. Ancak dışarıyla bağlantısı olan çatlaklar dış ortamdaki suyu da emerler. Donma (buharlaşma vs ile taneye dolayısıyla betona hasar verebilirler.)

2- Agrega yığınındaki boşluklar

YKSD (Yüzey Kuru Suya Doygun) tanelerin dışa açık ve birbiriyle bağlantılı boşlukları su ile dolu. Beton karışım hesapları yapılırken gerekli su miktarında yanılgıya düşmemek için YKSD durumunun belirlenmesi önemlidir. Pratikte ıslak gelmiş, gölgede kurumuş, taneleri birbirine yapışmayan agregalar YKSD kabul edilebilir.
Agregalarda iki tür yoğunluktan bahsedeceğiz:
* Özgül ağırlık= Agreganın ağırlığı/ A.nın YKSD durumundaki mutlak hacmi (kg/dm3, g/cm3, t/m3)

Pratikte bu hacme yerleştirilemez.




P= YKSD durumundaki agrega numunesinin ağırlığı

Vm= agrega numunesinin mutlak hacmi


* Birim ağırlık (kg/dm3, g/cm3, t/m3)

Bu yoğunluk agrega yığınına aittir. YKSD durumundaki agrega belirli bir yükseklikten alınıp hacmi bilinen bir kaba dökülerek konur ve tartılır. (kg/dm3, g/cm3, t/m3)


P’= kap içindeki agreganın ağırlığı

Vg:agreganın doldurduğu kabın görünen hacmi
Kompasite: (Doluluk oranı)
Bu oran yükseldikçe agrega yığınının boşluğu azalır. Bu oranın % 55’ler cıvarında olması istenir. Böylece beton için gerekli çimento hamuru az, taşıyıcı agrega iskeleti yeterli düzeyde olur. Beton ekonomik ve az boşluklu olur.
Agregaların Niteliksel Özellikleri:
Tane dayanımı

Agreganın aşınma dayanımı

Tane sertliği

Tane porozitesi/boşluğu

Bulunmaması gerekenler (kil, organik madde vs)

Kimyasal olarak olmaması gerekenler (Cl ve sülfat iyonları gibi)

Epitaksi (agrega-çimento arasındaki kimyasal ve mekanik bağlantı niteliği)

Elek Analizi:

Ocaklarda/ depolardaki yığılmış agrega yığını nasıl temsil edilecek? Uygun bir örnek alma yöntemi uygulanır : Yığının orta yüksekliğinden 10 ayrı yerden birkaçar kg numune alınır, karıştırılır. Zemine eşit yükseklikte bir daire biçiminde yayılır. 4 dilime ayrılır. Bir dilim alınıp, karışırılıp tekrar yayılır. Bu işlem iri agregalarda 3 ince agregalarda 1 kg.a inene kadar tekrar edilir, eldeki numunenin yeterli örnek olduğu varsayılır ve bu numune üzerinde elek analizine başlanır.


En büyük elekten başlanarak, eleme yapılır (sarsma tablası veya elle).

Her eleğin üstünde kalan miktar tartılır. Bu değerler kullanılarak, her eleğin altına geçen yığışımlı toplam değerler bulunur. Her elekten geçen yığışımlı malzeme miktarı toplam örnek ağırlığına bölünerek % olarak hesaplanır.

Granülometri eğrisi çizilir. Eğrinin bazı özellikleri:

Eğri süreklidir, % 0 ve % 100 absislerinde de bu süreklilik devam ettirilir.

Artan bir eğridir.

%0 eksenine yakınsa iri agregalar çoğunlukta, % 100 eksenine yakınsa ince agregalar çoğunluktadır.


Bir diğer referans eğrisi TS 706 ile belirlenmiştir. Bu eğriler çok sayıda deney sonuçları kullanılarak elde edilmiştir.


Elekten geçen malzeme





C

Kullanılmaz, ince



B

Kullanılabilir





A


En iyi



Kullanılmaz, iri




Elek açıklığı





0 100

Agrega yığınının az boşluklu olması için belirli bir granülometri eğrisine (referans eğrileri) uyması gerekir. Ancak doğada böyle granülometriye sahip agrega yığınları yok denecek kadar azdır. O zaman sorun doğada bulunan veya üretilen agregaları belirli oranlarda karıştırarak bu referans eğrilerine yakınlaştırmak gerekir, problem her grup agregadan ne oranda kullanılaağını hesaplamaktır. Aşağıda bu konuya ilişkin bir uygulama yer almaktadır.



ELEK ANALİZİ- örnek uygulama
3 cins agrega üzerinde granülometri deneyi yapılmıştır. İri agregalardan alınan deney örneği miktarı toplam 3000 g. orta irilikteki agregadan alınan deney örneği miktarı toplam 1500 g. ince kum agrega miktarı toplam 1000 g.dır.

Deneylerde agregalar en büyük göz aralıklı (çaplı) elekten başlayarak elenmiş ve elek üstünde kalan miktarlar yığışımlı olarak tartılmıştır. Elde edilen sonuçlara dayanılarak agregaların granülometri ordinatları aşağıdaki tablolarda hesaplanmıştır.



Tablo İri agrega granülometri değerleri hesabı (III)

Elek boyu

Elek üstünde kalan miktar (yığışımlı) (g)

Elek altında kalan miktar (yığışımlı) (g)

Elek altına geçen miktar (%) Granülometri ordinatı

31.5

0

3000

100

16

810

2190

73

8

2640

360

12

4

3000

0

0

2

3000

0

0

1

3000

0

0

0.5

3000

0

0

0.25

3000

0

0


Tablo 2 Orta agrega granülometri değerleri hesabı (II)

Elek boyu

Elek üstünde kalan miktar (yığışımlı) (g)

Elek altında kalan miktar (yığışımlı) (g)

Elek altına geçen miktar (%) Granülometri ordinatı

31.5

0

1500

100

16

30

1470

98

8

120

1380

92

4

795

705

47

2

1500

0

0

1

1500

0

0

0.5

1500

0

0

0.25

1500

0

0


Tablo 3 İnce agrega granülometri değerleri hesabı (I)

Elek boyu

Elek üstünde kalan miktar (yığışımlı) (g)

Elek altında kalan miktar (yığışımlı) (g)

Elek altına geçen miktar (%) Granülometri ordinatı

31.5

0

1000

100

16

0

1000

100

8

0

1000

100

4

0

1000

100

2

50

950

95

1

210

790

79

0.5

550

450

45

0.25

850

150

15

Bu agregaların granulometri eğrileri aşağıda çizilidir.




0.25 0.5 1 2 4 8 16 31.5

DİKKAT: Her agrega eğrisi 0.25 mm ve 31.5 mm arasında bir granülometri değerine sahip olarak süreklidir, yani % 100 veya % 0 değerlerini aldıktan sonra da sürekli bu değerleri alırlar. Absis ekseninde elek aralıkları 2 tabanlı logaritmik ölçekte olduğundan eşit boydadır.
Bundan sonra problem bu 3 agreganın herbirinden ne oranda kullanılarak betonun birleşimine girecek uygun ve yararlı bir karışım elde edilebileceğinden uygun ve yararlı agrega karışımı en az boşluklu ve sürekli olan karışımdır. Bu oranlara I için x, II için y, III için z dersek, elbette x+y+z 1’e ( yani % 100) eşit olur; yani x,y,z, karışım agregalarının yüzdeleridir.
Karışım agregalarının granülometrisinin nasıl bir eğriye sahip olması gerektiği uzun yıllar yapılan deneysel araştırmalarla bulunmaya çalışılmış ve bazı öneriler geliştirilmiş ve bu önerilere dayanılarak standartlar geliştirilmiştir. Bu eğrilere “referans eğrileri” denir. Bu eğrilerden biri Fuller parabolüdür. Bu eğrinin granülometri ordinatları pi (i=0.25,0.5,1,2,4,8,16,31.5) şöyle hesaplanır.

di: elek çapı

D maksimum elek çapı (31.5 veya 16 olabilir)


D=31.5 için bu değerler


31.5

100.0

16

71.3

8

50.4

4

35.6

2

25.2

1

17.8

0.5

12.5

0.25

8.9

DIN 1045 normlarında eğriler A,B,C olarak verilmiştir. (Bakınız Deniz Yapılarında Beton Teknolojisi kitabı s.15) Aslında bu eğriler bölgeleri oluştururlar. A ve C nin dışına düşülürse o agrega karışımı işe yaramaz. C’nin üstü çok ince, A’nın altı çok dişlidir. Agrega çok ince olursa, ıslatmak için çok su ister, beton dayanımı düşer. Çünkü betonun dayanımını etkileyen en önemli faktör çimento/su oranıdır. (Bu oran ağırlık cinsindendir). Agrega çok dişli olursa, kalıba yerleştirmek çok güç olur. Pratikte, en uygun A ve B eğrilerinin ortasından geçen eğriyi referans eğrisi olarak almaktır. Bu eğrinin değerleri de D=31.5 için şöyle olur.




31.5

100.0

16

71

8

50

4

35

2

25.5

1

18

0.5

11.5

0.25

5

Görüldüğü gibi Fuller parabolü ile bu eğri oldukça yakındır. Fuller parabolü biraz daha ince bir karışım vermektedir.


I,II,II no.lu agregaların hangi x,y,z oranlarında karıştırılmalıdır ki bu referans eğrilerine yaklaşsınlar. Sorunu deneme-yanılma yoluyla da çözmek mümkündür. Ancak, bu uzun ve yorucu bir süreç olabilir. Ancak bazı yöntemler geliştirilmiştir.
Bu uygulamada A-B eğrileri ortasından geçen eğriyi referans alalım ve yöntemleri bu eğri yardımıyla inceleyelim.

Yüklə 342,63 Kb.

Dostları ilə paylaş:
  1   2   3   4   5




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©muhaz.org 2022
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə