BETONDA DAYANIMI ETKİLEYEN FAKTÖRLER

Hazırlayan:

Prof. Asım YEĞİNOBALIAR-GE Enstitüsü Direktörü

Türkiye Çimento Müstahsilleri Birliği

Beton Basınç Dayanımı

Basınç dayanımı betonun en önemli özelliğidir.

Laboratuvarda kolayca ölçülebilir.

Betonun bir çok özelliği:— eğilme, çekme, kesme dayanımları,— elastik özellikleri,— büyük ölçüde dayanıklılığı

basınç dayanımı ile ilişkilidir.

Beton sınıflarının belirlenmesinde ve kalite kontrolunda basınç dayanımı esas alınmaktadır.

Beton Dayanımı

Bileşen Fazların Etkileri Deney Yöntemi

Sertleşmiş Agrega Arayüzey Hamur

Sertleşmiş Çimento Hamuru

Dayanım, Gözeneklilik

S/Ç OrantısıÇimento özellikleriHidratasyon derecesiBakım (rutubet, sıcaklık, süre)Karışım suyuKatkı maddeleriHavaTerleme

Agrega (kayaç)

Dayanım, Gözeneklilik,Mineraloji

Agrega (tane)ŞekilYüzey karakteriKirlilikEn büyük tane boyuTane boyu dağılımı

Agrega - Hamur Arayüzeyi

Dayanım, Gözeneklilik

Çimento hamuru bölümündeki faktörler

Agrega bölümündeki faktörler

Agrega - hamur reaksiyonları

Deney Yöntemi

Numune alınması, hazırlanmasıNumune özellikleriOrtam koşullarıYükleme hızıDeney cihazıOperatörSonuçların değerlendirilmesi

Su - Çimento Orantısı (Abrams, 1919)

fABc Y

0.30 0.60 S/Ç

fc

BAC

I

II

Şekil 2: Betonda S/Ç Orantısı ve Basınç Dayanımı İlişkisi

0 5 10 15 Çökme (cm)

fc (Mpa)

25-

20-

Şekil 3: Betonda Kıvam-Basınç Dayanımı İlişkisi (S/Ç=0.6)

Çimento Dayanımı

Ağırlıkça MalzemeKarışım Oranları

Standard Standard Standard Deney Numarası Çimento Kum Mıcır Su Numunesi

Türü

EN 196-1 1 3 0 0.5 40x40x160 mm(TS) 24) prizmatik

ASTM 1 2.75 0 0.485 50 mm C 109 kübik

BS 1 3 0 0.4 70.7 mm 4550 kübik

BS 1 2.5 3.5 0.6 100 mm 4550 kübik

Çizelge 1 Çimento Dayanımı Tayin Metodları

Çimento Dayanımı - Beton Dayanımı

• Diğer bütün faktörler aynı kalmak kaydı ile çimento dayanım sınıfı yükseldikçe beton dayanımı da olumlu olarak etkilenir

• Bir araştırma sonucu:

= 1.73 - 0.001 (özgül yüzey, m2/kg) - 0.008 (%C3A)= 1.20 - 1.40

• Güvenilir olarak genel bir ilişki kurmak zor

ffçim

c

Farklı çimentolarla farklı beton sınıfları elde etmek için• Beton karışım hesapları yapmak,• Laboratuvarda deneme karışımları ile hesapları kanıtlamaken güvenilir yaklaşımdır.Bir beton santralında uygulanan karışımlardaki su ve çimento miktarı:

BS 18 BS 20 BS 25 BS 30Çimento (kg/m3) 305 335 395 445

KÇ 32,5Su (kg/m3) 190 195 200 200

____________________________________________________________ Çimento (kg/m3) 270 290 320

PÇ 42,5 Su (kg/m3) 190 195 200

Hidratasyon Derecesi - Dayanım Artışı

Çimento hamuru, arayüzey ve dolayısı ile beton dayanımı çimento hidratasyonu devam ettikce artar.

Hidratasyonun artış hızı ve tamamlanma derecesi bazı faktörlere bağlıdır:

•S/Ç orantısı•Çimento özellikleri ve türü•Betonun yaşı•Bakım koşulları (rutubet, sıcaklık, süre)

S/Ç Orantısı ve Dayanım Artış Hızı

100

80

60

40

20

01 3 7 28 1 3 7 28 1 3 7 28

Süre - gün 0.4 0.6 0.8 S/Ç

Şekil 4: Betonda S/Ç Orantısının Dayanım Artışına Etkisi

Çimento Türü ve Dayanım Artış Hızı

Portland Türü 3 gün 7 gün 28 gün 90 gün

Normal 45 65 100 120

Erken DayanımıYüksek 70 78 110 120

Düşük Isı 27 43 85 120

f f28 713 17 ( . . )

Çizelge 2 Farklı Çimentolarla Yapılmış Betonlarda Göreceli Dayanım Artışları

Çimento İnceliği ve Dayanım Artışı

Tane boyu (m) Etkilenen dayanım

< 5-7 1-2 günlük

< 25-30 28 günlük

< 50 1 yıllık

Bakım (Kür)

Amaç:Taze beton kalıplara yerleştirildikten sonra yeterli dayanım kazanıncaya kadar çevresinde çimentonun hidratasyonunu devam ettirecek bir ortam sağlamak.

İlgili Faktörler:• Ortam rutubeti• Ortam sıcaklığı• Süre

Bakım Yöntemleri

• Karışım Suyunun Buharlaşmasını Önlemek (S/Ç > 0.40)

— Plastik veya bitümlü örtüler kullanmak — Yüzeye kür tabakaları (kimyasallar) uygulamak— Kalıpları geç sökmek

• Beton Yüzeyini Islak Tutmak— Beton elemanı suya batırmak— Yüzeye sık aralıklarla su püskürtmek— Yüzeyi hasır, çuval gibi su emen örtülerle kaplamak ve örtüleri ıslak tutmak

7 28 90 180 Süre (Gün)

130-

120-

100-

65-

50-

Şekil 5: Islak Kürde ve Havada Bırakılan Betonlarda Dayanım Artışı

Göreceli fc

Islak bakımhavada

Gerekli Bakım Süreleri

Betonun Çimento Beton yüzeyi ortalama sıcaklığıdurumu türü 5-10ºC >10ºC 5-25ºC

1) Islak, BN>%80 Bütün güneş ve rüzgardan tipler Özel bir süre yok korunmuş

80(*)2) Kuru, BN<%50 PÇ, SDÇ 6 4 t+10 güneşden ve rüzgardan korunmamış Diğerleri(**) 10 7 140

t+10

603) Kısmen ıslak, PÇ, SDÇ 4 3 t+10 kısmen güneş ve rüzgardan korunmuş Diğerleri(**) 6 4 80

t+10

(*) Formül minimum kür süresini gün olarak verirb t=ºC olarak sıcaklık(**) Yavaş dayanım kazanan ve daha düşük dayanım sınıfı çimentolar

Çizelge 3 Farklı Çimento ve Kür Koşulları İçin Minimum Kür Süreleri (Gün)

Ortam Sıcaklığının Dayanım Artışına Etkileri

10ºC

20ºC

45ºC

7 28 90 Süre (Gün)

40-

35-

30-

25-

20-

Şekil 6: Betonlarda İlk Sıcaklığa Göre Dayanım Artışı(İlk 2 saat gösterilen sıcaklıkta, sonra hepsi 21ºC’da)

fc (Mpa)

45ºC

20ºC

13ºC

5ºC

7 28 Süre (Gün)

40-

30-

20-

10-

fc (Mpa)

Şekil 7: Betonda Sıcaklığa Bağlı Dayanım Artışı

20ºC

10ºC

0ºC

- 9ºC

7 28 Süre (Gün)

40-

30-

20-

10-

fc (Mpa)

Şekil 8: Betonlarda Kür Sıcaklığına Göre Dayanım Artışı(İlk 6 saat 21ºC’da, sonra gösterilen sıcaklıklarda)

Betonun Zamanla Dayanım Kazanması

(Amerikan Beton Enstitüsü)fttft

4 085 28

(Avrupa Beton Birliği)f e ftA( ) 28

A = S [ 1 - ( 28 )½ ] t

S = 0.20, 0.25, 0.38

O unluk T tn i

n

lg ( )

Şekil 9: Farklı Sıcaklıklarda Kür Edilmiş Betonlarda Olgunluk-Dayanım İlişkisi

200 400 600 800 1000 Olgunluk (ºC gün)

30-

20-

10-

fc (Mpa)

x

xx

x

x x

50 100 500 1000 Olgunluk ºC gün (log)

30-

20-

10-

fc (Mpa)

x

x xx

x

Şekil 10: Betonda Log Olgunluk-Dayanım İlişkisi

Beton Dayanımına Agreganın Etkisi

• Agrega (Kayaç) iç yapı özellikleri— Mineraloji— Gözeneklilik— Dayanım

• Agrega tane özellikleri— Şekil— Yüzey karakteri— Yüzey temizliği— En büyük tane boyu— Granülometri

Agrega Mineralojisinin Etkisi

10 20 30 40 50 60 Kür süresi (gün)

60-

55-

50-

45-

fc (Mpa) Kalker

Kumtaşı

Şekil 11: Agrega Mineralojisinin Beton Basınç Dayanımına Etkisi

Agrega Tane Şeklinin Etkisi

Agrega Betonun işlenebilmesi Çimento hamurutanesi için su ihtiyacı ile aderans

Yuvarlak, düzgün Daha az Daha zayıfyüzeyliKöşeli, yüzeyi Daha çok Daha kuvvetlipürüzlü

Agrega En Büyük Tane Boyunun Etkisi

Agrega en büyük Ara yüzey Toplam su ihtiyacıtane boyu oluşumu

Daha büyük Daha fazla kılcal Daha küçük toplamçatlak ve su birikimi, agrega yüzeyi, dahadaha büyük S/Ç, daha az su ihtiyacı, daha gözenekli ve zayıf ara küçük S/Çyüzey

Daha küçük Yukarıdaki faktörler Daha büyük toplamters yönde etki yapar, agrega yüzeyi ve daha kuvvetli ara yüzey su ihtiyacı, S/Ç artar

8 16 31,5 En büyük tane boyu (mm)

fc

Şekil 12: Agrega En Büyük Tane Boyunun Beton Basınç Dayanımına Etkisi.

Diğer Bileşen Etkileri

• Karışım suyu

• katkı maddeleri

• Hava

Deney Yöntemi

1. Numune alınması ve hazırlanması2. Numune şekli 3. Numune büyüklüğü4. Numune nem durumu ve sıcaklığı5. Yükleme hızı6. Numune sayısı ve sonuçların değerlendirilmesi7. Ortam koşulları8. Cihazların kalibrasyonu9. İnsan faktörü

Numune Şekli ve Büyüklüğü

•A

•A

•B•A

•A

•A

A B

h=2d

0.9 h

0.9 h

h=d

d d

Şekil 15: Basınç Deneyinde Narinlik Faktörünün Etkisi

Boy/çap : 2.00 1.75 1.50 1.25 1.00Düzeltme faktörü : 100 0.98 0.97 0.94 0.89

15 30 45 60 75 Numune Çapı d(cm)

110-

100-

90-

80-

Göreceli

fc

Şekil 16: Beton Basınç Dayanımlarında Silindir Numune Çapının Etkisi (Narinlik Oranı= 2)

Çevrim Faktörleri

ff V

hdhd

c

15

0560 697

6

..

f f15 20104 .

f fx15 30 20083 087 ( . . )

f f20 30108 . f f x x20 15 15 30120 . (prizma)

f f x20 10 20116 . f f x x20 15 15 40126 . (prizma)

f f x20 25 50126 .

TEŞEKKÜRLER....