AGREGALAR - eng.harran.edu.treng.harran.edu.tr/moodle/moodledata/55/Agregalar.pdf · 2...
Transcript of AGREGALAR - eng.harran.edu.treng.harran.edu.tr/moodle/moodledata/55/Agregalar.pdf · 2...
1
AGREGALAR
Agregalar, beton yapımında çimento ve su ile birlikte
kullanılan, kum, çakıl, kırmataş gibi taneli
malzemelerdir. Beton hacminin yaklaşık %75’ni agrega
oluşturmaktadır.
Beton yapımında kullanılan en pahalı malzeme
çimentodur. Agrega ise ucuz bir malzemedir. Bu
nedenle, istenilen kalitedeki betonda mümkün olduğu
kadar fazla agrega kullanmak maliyeti düşürmektedir.
Agrega betonun teknik özelliklerine önemli katkılarda
bulunmaktadır. Bu katkılar;
� Çimento hamuru zamanla kuruyarak büzülme
gösteren bir malzemedir. Agrega, beton içerisindeki
büzülmeden dolayı oluşabilecek hacim değişikliğini
engellemektedir. Böylece çatlaklarda engellenmektedir.
� Agregalar genelde dayanıklı ve sert malzemelerdir,
bu nedenle betonun dayanımının yüksek olmasına
katkıda bulunmaktadır. Ayrıca betonun aşınmaya karşı
direncini artırmaktadır. Beton malzemelerin karışım
2
oranlarının bulunması için, gradasyon, en büyük tane
boyutu, su emme kapasitesi, birim ağırlık ve özgül
ağırlık değerlerinin bilinmesi gerekmektedir. Bunlarla
birlikte tane şekli, yüzey dokusu, yabancı malzemelerin
türü ve miktarı, aşınmaya dayanıklılığı, dona dayanımı,
elastisite modülü ve ısısal özelliklerinin bilinmesi
değişik uygulamalar için gerekmektedir.
Agregaların sınıflandırılması ve tanımlar
Agregalar genel olarak şu şekilde sınıflandırılır;
� Kaynağına göre; Doğal Yapay
� Birim ve özgül ağırlıklarına göre; Normal Hafif Ağır
� Tane büyüklüğüne göre; İri İnce Yapay
� Tane şekline göre; Yuvarlak Köşeli
3
Yassı Uzun
� Yüzey dokusuna göre; Düzgün Granüler Pütürlü Kristalli Petekli Uzun
� Elde edilişlerine göre; Doğal Yan ürün Isıl işleme tabi tutulmuş
� Jeolojik orijinlerine göre; Volkanik Tortul Metamorfik
� Mineralojik yapılarına göre; Silis mineralli Karbonat mineralli Mikalı
� Reaktif özelliklerine göre; Reaktif Reaktif olmayan (Reaktif silis ve reaktif karbon çimento içindeki alkalilerle reaksiyona girer.)
4
Doğal agregalar
Nehir yatakları, eski buzul yatakları, deniz ve göl
kenarları, taş ocaklarından alınan ve üzerinde kırma ve
yıkama ve sınıflandırma dışında hiçbir işlem yapılmamış
agregalardır.
Kum, çakıl ve kırmataş en çok kullanılan doğal
agregalardır.
Hafif beton yapımında kullanılan ponza taşı ve bims gibi
hafif agregalar ile ağır beton yapımında kullanılan
hematit, magnetit ve barit gibi demir cevherleri de bu
sınıfa girmektedir.
Yapay agregalar
Beton üretimi ile doğrudan ilgisi bulunmayan bir
endüstride yan ürün veya atık malzemelerdir. Bunun
yanında, ısıl işlem uygulanmış agregalarda bu sınıfa
girer. En çok kullanılan yapay agregalar şunlardır;
Yüksek fırın cürufu
Yüksek fırınlardan elde edilir.
5
Demir üretmek amacıyla, demir oksidin yüksek fırın
ocaklarında yüksek sıcaklığa tabi tutulması esnasında
elde edilen yan üründür. Fırından eriyik olarak dışarı
çıkartılan ve kalsiyum, silis ve alümin topluluğundan
oluşan sıcak cürufun ani olarak soğutulmasından elde
edilen amorf yapıya sahip bir malzemedir. Yavaş yavaş
soğumaya tabi tutulursa, kristal yapı oluşmaktadır.
Amorf yapıya sahip olan öğütülerek çimento içerisinde
katkı maddesi olarak kullanılır. Kristal yapıya sahip olan
ise, betonda agrega olarak kullanılmaktadır.
Genleştirilmiş kil agregası
Kilin, döner fırında 1000–1200 oC’ de pişirilmesi ile kil
içerisinde bulunan gazların hapsolması dolayısıyla kilin
hacminde bir artış meydana gelmekte ve böylece
yoğunluğu 1.4 ile 1.8 t/m3 arasında değişen hafif ve
yuvarlak taneli malzeme oluşmaktadır.
Uçucu kül
Termik santrallerde yakıt olarak kullanılan pulverize
kömürün yanması sonucu ortaya çıkan ve baca
6
tarafından çekilen gazlarla birlikte yukarı çıkan çok
ince kül tanecikleri çimento üretiminde ve beton katkı
maddesi olarak kullanılabilir. 1100–1200 oC’ ye kadar
pişirilirse, yuvarlak taneli agrega elde edilebilmektedir.
Bu taneler hafif beton yapımında kullanılır.
Perlit
Bünyesinde %2–6 arasında su bulunduran gri renkli bir
kayadır. Kırılarak, 800–1150 oC’ ye kadar pişirilince
genleşir ve hacmi 10–30 kat büyür. Yoğunluğu düşüktür.
Hafif beton üretiminde kullanılır.
Normal, hafif ve ağır agregalar
� Özgül ağırlığı 2.4–2.8 arasında değişen agregalar
normal ağırlıklı agregalardır. Bu agregalar kullanılarak
yapılan betonlara, beton denir. Kum, çakıl ve kırmataş
bu sınıfa girer.
� Özgül ağırlıkları 2.4’ ten küçük olanlara hafif agrega
denir. Genleştirilmiş kil, bims ve perlit bu sınıftadır. Bu
agregalarla üretilen betonlara, hafif beton denir.
7
� Özgül ağırlıkları 2.4’ ten büyük olanlar ağır
agregalardır. Hematit, magnetit ve barit gibi demir
cevherleri bu sınıfa girer. Bu agregalarla üretilen
betonlara, ağır beton ismi verilmektedir.
İnce ve iri agregalar
� Türk standartlarına göre, 4.0 mm göz açıklıklı kare
delikli elekten geçen agregaya ince agrega, bu elek
üzerinde kalan agregaya ise iri agrega ismi verilir.
� Kırmataşın elenmesi sonucu elde edilen 4 mm’ den
küçük taneli ince agregaya kırma kum adı verilir.
� Kum, kırma işlemine tabi tutulmamış ince agrega,
çakıl ise kırma işlemine tabi tutulmamış iri agregadır.
� Beton agregası olarak kullanılabilecek ince agreganın
en küçük boyutu 0.25 mm dir. 0.25 mm’ den daha küçük
tanelere sahip olan agregaya filler ismi verilmektedir.
� Beton üretimi için kullanılacak agreganın en büyük
tane çapı 100 mm’ yi hatta 63 mm’ yi geçmemektedir.
Baraj yapımında kullanılan kütle betonunda ise, en
büyük tane çapı 150 mm’ ye kadar çıkabilmektedir.
8
� İnce ve iri agrega karışımına karışık agrega ismi
verilmektedir.
� Agrega ocağından veya konkasörden elde edilerek,
boy sınıflarına ayrılmadan olduğu gibi kullanılan doğal
agregaya tuvenan agrega ismi verilmektedir.
Yuvarlak, köşeli, yassı ve uzun agregalar
Taneleri küresel veya küresel şekle yakın olan
agregalara yuvarlak agrega ismi verilmektedir. Nehir
yataklarında bu tür agregalar bulunur.
Kırmataş agregalar köşeli bir yapıya sahiptir.
Yassı ve uzun taneler, beton için şekilce kusurlu
tanelerdir. Türk standartlarında, agreganın en büyük
boyutunun en küçük boyutuna oranı 3 kattan büyük ise,
bu agrega taneleri kusurlu taneler olarak
adlandırılmaktadır. Bu standartta kusurlu tanelerin
%50’den fazla olması istenmemektedir. Genel olarak
da, dünyada çapında kusurlu tanelerin %10-15’den fazla
olması istenmemektedir.
9
Şekil Agregaların mümkün olan geometrileri
İşlenebilirliğe etkisi
Agrega tanelerinin geometrik şekilleri, betonun
işlenebilme özelliğini çimento hamurunun miktarından
dolayı etkilemektedir. Karışım esnasında yeterli
miktarda çimento hamurunun olmaması nedeniyle,
agreganın yüzeyi tam olarak çimento hamuru ile
sarılamaz ve agregaların birbiri ile sürtünmesi meydana
gelir. Açılı tanelerde, agrega yüzeyinin hacmine oranı
oldukça büyüktür. Dolayısıyla, agrega tanelerinin
yüzeyini kaplamak için oldukça fazla çimento hamuruna
ihtiyaç duyulmaktadır. İğne şekilli ve uzun olan
agregalardan sakınılmalıdır. Çünkü bu taneler arasındaki
10
etkileşim oldukça fazladır ve yüzeyin hacme oranı
oldukça fazla olduğundan fazla miktarda çimento
hamuruna ihtiyaç duyulacaktır. Yine bu agregalarda
zayıf kırılma bölgelerinin oluşması kaçınılmazdır.
Mekanik özellikler üzerine etkisi
İri agregalar ile çimento hamuru arasındaki mekanik
bağdan dolayı, mekanik özellikler etkilenebilmektedir.
Agrega geometrisindeki aşırı değişikliklerden dolayı,
betonda iç gerilme yığılmaları oluşabilmektedir.
Böylece, agrega ile çimento hamuru arasındaki bağ
kırılması daha kolay olmaktadır. Agreganın yüzeyinin
pürüzlü olması mekanik özellikleri iyileştirmektedir.
Ayrıca agreganın mineralojik yapısı, agrega ile çimento
hamuru arasındaki bağın dayanımını etkilemektedir.
Çünkü agrega ile çimento hamuru arasında kimyasal bir
reaksiyon oluşmaktadır. Köşeli agregalarla yapılan
betonlarda, su ihtiyacı artmakta fakat agrega taneleri
ile çimento hamuru arasındaki aderans iyi olmaktadır.
Kaplan tarafından yapılan araştırmalarda, köşeli
11
agregalarla yapılan betonların eğilme ve basınç
dayanımlarında sırasıyla %31 ve %22’lik artışın olduğu
görülmüştür.
Agregadan numune alma işlemleri
Agreganın kalitesini tayin edebilmek için, o agregayı
temsil edebilecek malzeme numunesi üzerinde
gözlemlerde bulunabilmek, deney çalışmalar yapmak
gerekmektedir. Doğru bir şekilde alınamamış numuneler
üzerinde yapılan deneylerin hiçbir önemi yoktur.
Beton agregalarından numune alma yöntemi TS 707’ de
belirtilmektedir.
Agrega deneyleri için gerekli numune ağırlıkları
Numune ağırlığı, agreganın en büyük tane boyutuna göre
değişmektedir. ASTM standartlarına göre, ince agrega
için en az 10 kg numune alınması gerekmektedir. İri
agregada ise, en büyük tane boyutuna bağlı olarak 10–
150 kg arasında numune gerekmektedir. İri agrega
miktarı aşağıdaki formüle göre de
hesaplanabilmektedir.
12
İri agrega miktarı ≥ 2× en büyük agrega boyutu (mm)
Büyük miktardaki agrega numunesinin daha küçük
numune haline getirilmesi
� Çeyrekleme yöntemi
Çeyrekleme yönteminde numune kürek ile yığılarak huni
şekli oluşturulur. Huni şeklindeki agrega yığını, daire
oluşturulacak şekilde küreğin tersi ile yayılır. Daire
planda dört eşit parça oluşturacak şekilde kürekle
çizilir. Karşılıklı iki daire dilimi alınarak numune
oluşturulur. Şayet elde edilen numune miktarı fazla ise,
aynı işlemler tekrar edilerek, yeni numune elde edilir.
Şekil Çeyrekleme yöntemi
13
� Bölgeç aygıtı kullanılarak
Bölgecin kaplarında biriken ikiye bölünmüş agrega
yığınından birisi, küçültülmüş numune olarak
kullanılmaktadır.
Şekil Bölgeç yöntemi
Elek analizi ve gradasyon
Agrega yığını içerisindeki tanelerin büyüklüklerine göre
dağılımına, gradasyon veya granülometri ismi
verilmektedir. Gradasyonun belirlenmesinin amacı,
agrega yığını içerisinde hangi tane boyutundan ne kadar
bulunduğunu tespit etmektir.
14
Agrega numunesindeki tanelerin değişik boyutlarda
olması, sabit bir hacim içerisinde yer alan agrega
taneleri arasında daha az boşluk bulunmasına yol
açmaktadır.
Beton üretimi için yapılan hesaplarda iki önemli hedef
vardır;
� Betonun istenilen günde istenilen minimum dayanımı
sağlaması,
� Taze betonun istenilen ölçüde işlenebilir (ayrışma
olmadan, kolayca karılabilir, taşınabilir, yerleştirilebilir,
sıkıştırılabilir ve yüzeyi düzeltilebilir) olmasıdır.
Karışımdaki su miktarı, taze betonun işlenebilme
özelliğini etkilemektedir. Su miktarı arttıkça
işlenebilirlik iyi olmaktadır. Ancak su/çimento oranı
arttıkça beton dayanımı ve dayanıklılığı azalmaktadır.
Taze betonun işlenebilme özelliği, agrega
gradasyonundan direk olarak etkilenmektedir.
Gradasyon uygun olmadığı zaman, istenilen işlenebilmeyi
elde etmek için betona daha çok su katmak
15
gerekmektedir ki, bu durumda su/çimento oranı
artmakta, betonun dayanımı ve dayanıklılığı
azalmaktadır. Bu durumda, çimento miktarının da
artırılması gerekmektedir. Çimento miktarının
artırılması, sertleşmiş betonda daha fazla büzülme
oluşmasına yol açmakta ve ekonomik beton elde
edilememektedir. Betonda kullanılan kum çok ince
tanelerden oluşursa, taze betonun işlenebilirliği
artmakta fakat su ihtiyacı da artmaktadır.
Şayet kumdaki iri taneler fazla ise, işlenebilme
azalmakta ve segregasyon oluşmaktadır. Elde edilen
betonun yüzeyinin düzeltilmesi de güçleşmektedir.
Bu nedenle, hem iri agregayı hem de ince agregayı
oluşturan tanelerin büyüklüklerine göre uygun bir
dağılım göstermesi gerekmektedir.
Agrega gradasyonu, elek analizi yöntemiyle
bulunmaktadır.
16
Elek boyutları
Türk standartlarında kullanılan kare delikli eleklerin
elek göz açıklıları mm olarak şöyledir;
125; 90; 63; 31.5; 16; 8; 4; 2; 1; 0.5; 0.25;
ASTM standardında mm olarak şöyledir;
100; 90; 75; 63; 50; 25; 19; 12.5; 9.5; 4.75; 2.36; 1.18;
0.60; 0.30; 0.15
İnce ve iri agregayı ayıran elek boyutu, Türk
standartlarında 4 mm, ASTM standartlarında ise, 4.75
mm dir.
Elek analizi
Elek analizini yapabilmek için, standart boyuttaki
elekler büyükten küçüğe doğru elek sarsma makinesinin
üzerine yerleştirilir. En alt kısma deliksiz toplama kabı
konur. Agrega 110±5 oC sıcaklıkta değişmez ağırlığa
gelinceye kadar kurutulur. Numune en üstteki eleğe
yerleştirilir ve sarsma işleminden sonra her bir elek
üzerinde kalan agrega miktarları tartılıp kaydedilir.
17
Elek analizi sonuçlarının hesabı ve grafik çizimi
Hesaplamalar aşağıda verilen tablodaki gibi yapılır.
Tablo Elek analizi sonuçlarının hesabı Standart Elekler
mm
Elek Üzerinde
Kalan Miktar(gr)
Elek Üzerinde
Kalan Miktar(%)
Elek Üzerinde
Kalan Yığışımlı Miktar(%)
Elekten Geçen
Miktar(%)
63.0 31.5 16.0 8.0 4.0 2.0 1.0 0.5 0.25 Kap TOPLAM
0 5200 2220 4580 1780 2020 1200 1400 1020 580
20000
0.0 26.0 11.1
22.9 8.9 10.1 6.0 7.0 5.1 2.9
0.0 26.0 37.1 60.0 68.9 79.0 85.0 92.0 97.1
100.0
100.0 74.0 62.9 40.0 31.1 21.0 15.0 8.0 2.9 0.0
Şekil Gradasyon eğrisi
18
Elek analizi sonuçlarının daha iyi görülebilmesi için,
şekilde gösterilen grafik çizilmektedir.
Gradasyon eğrisine bakarak ince agrega (kum) miktarını
bulmak mümkündür. Yukarıdaki eğride, karışım
içerisindeki kumun miktarı %31.1 dir.
Bu eğriyi kullanarak, belirli bir agrega boy gurubuna
giren agrega miktarını da bulmak mümkündür. Örneğin,
31.5mm ve 16mm açıklıklı eleklerden geçen miktarlar
sırasıyla %74.0 ve %62.9 dur. O halde, 31.5mm’ den
küçük ve 16mm’ den büyük olan tanelerin miktarının,
toplam numune içerisinde %74.0-%62.9=%11.1 olduğu
görülmektedir.
Kesikli granülometri (boşluklu granülometri)
Şekil(a)’da gösterildiği gibi, agrega taneleri üniform bir
boyuta sahip olduğu zaman, agrega taneleri arasındaki
boşluk hacmi en fazla olur. Şekil(b)’deki gibi, agrega
boyutları değişken olduğu zaman, küçük boyutlu
agregalar boşlukları doldurur ve böylece daha çimento
19
hamuru gerekir. Şekil (c)’de, büyük boyutlu agrega
yerine, daha fazla en büyük tane boyutu kullanılırsa,
yine boşluk hacmi azaltılır. Kesikli granülometride ise,
bir yada daha fazla orta boyutlu agregalar, agrega
yığını içerisinden çıkarılır (Şekil (d-e). Kesikli
granülometriye sahip olan agregalar ile daha ekonomik
bir beton üretilebilir. İstenilen işlenebilirlik için, daha
az kum gerekir ve böylece, istenilen çökme miktarı için
daha az çimento ve düşük su/çimento oranı elde edilir.
Böyle bir gradasyonun avantajlı olmayan tarafı ise, taze
betonda segragasyonun oluşmasıdır. Bu nedenle, kesikli
granülometrinin, vibrasyonla sıkıştırılacak olan düşük
işlenebilirliğe sahip olan rijit karışımlarda kullanılması
uygundur.
Kesikli granülometrinin özel bir durumu da, Şekil €’de
gösterilen ince tanesiz betondur. Bu tür betonlar,
düşük dayanımlı ve su geçirgendir. İri agregaları, ince
agregalar yerine çimento hamuru sarmaktadır. Bu
betonların avantajı ise, düşük yoğunluklu, az rötre
20
yapması ve yüksek ısı yalıtımı sağlamasıdır. Genellikle,
yapıların yük taşımayan kısımlarında kullanılır.
Şekil Mümkün olan agrega gradasyonları
Şekil Kesikli granülometri
21
Agrega gradasyonunun sınır değerleri (kabul kriteri)
Beton yapımında agreganın uygun veya iyi olarak kabul
edilmesi için gereken kriter, taze betonun karılması,
taşınması ve yerleştirilmesi işlemlerinde, iri ve ince
tanelerin ayrışmasına neden olmayarak, betonun
üniform olmasını sağlayan, betonda istenilen düzeydeki
işlenebilmenin ve yoğunluğun elde edilmesine yol açan
agrega tane dağılımıdır.
Bir agrega gradasyonunun uygun olup olmadığının tespiti
için en iyi yöntem, o gradasyona sahip agrega ile beton
numunesi oluşturmak ve bu betonun performansını
ölçmektir.
Agrega gradasyonunun uygun olup olmadığının tespiti
için, Türk standartları tarafından en büyük tane çapına
göre (8; 16; 31.5; 63mm) eğriler verilmektedir. Eğriler
aşağıdan yukarıya doğru A; B ve C harfleri ile
gösterilmektedir. A-B eğrisi arasında gradasyon çok iyi
ve B-C eğrileri arasında ise, kullanılabilir olarak
tanımlanmaktadır.
22
Agrega gradasyonu uygun değilse ne yapılır?
Bazen bir agrega numunesinden istenilen oranlardaki
tane dağılımı elde edilememektedir. Bu durumda, bu
agregayı farklı granülometriye sahip elde mevcut diğer
agrega veya agregalarla karıştırmak gerekmektedir.
Buna ait bir örnek şöyledir;
Üç değişik agrega numunesinin gradasyonları şekilde
verilmektedir. A; B; C gradasyonuna sahip agregaların
karıştırılmasıyla ortaya çıkacak yeni karışımda 0.5mm
ve 8.0mm eleklerden geçen agrega oranlarının sırasıyla
%20 ve %50 olması istenmektedir.
Şekil A; B,C agregaları ve istenen gradasyon
23
A; B; C agregalarının yeni karışım içindeki oranlarının
bulunması isteniyor.
Bu oranları XA, XB, XC olarak gösterelim. Üç
bilinmeyeni bulmak için üç denklem oluşturmamız
gerekmektedir. Verilen eğrilerden faydalanarak;
0.40XA+0.10XB+0.05XC= 0.20
0.90XA+0.70XB+0.10XC= 0.50
XA+XB+XC= 1.00
Denklem çözülürse,
XA=0.412; XB=0.117; XC=0.471 bulunur. Bunlar istenen
oranlardır.
Yeni karışımı D olarak adlandırırsak;
YDi=0.412YAi+0.117YBi+0.471YCi denklemi yeni
karışımın eğrisindeki değerleri hesaplamamıza yarar.
Örneğin, 4.0mm boyutlu elekten geçen agregaların
değerleri A, B, C agregaları için sırasıyla %78, %57, %9
dur.
O halde, yeni agreganın bu noktadaki değeri;
24
YDi=0.412(78)+0.117(57)+0.471(9)=43.1 olur. Diğer
noktalar için de yapılırsa, D agregasının granülometri
eğrisi elde edilir.
Agregalar niçin ocakta farklı sınıflara ayrılır?
Ülkemizde, agregalar ince-iri veya 0-3mm; 3-7mm
(veya 0-7mm); 7-15mm, ve 15-30mm gibi değişik boy
sınıflarına ayrılmaktadır.
Bunun nedeni;
� Bu değişik boy oranlarını kullanarak yeni ve istenilen
agrega gradasyonları oluşturmak,
� Karışık agrega, ocaktan taşıma sırasında aracın
sarsıntısından dolayı segregasyona uğrayabilir. Yani
ince taneler bir tarafa, iri taneler bir tarafa yığılabilir.
İncelik modülü
Agreganın gradasyon özelliğini belirtmenin bir diğer
yöntemi ise, o agreganın incelik modülünü bulmaktır.
İncelik modülü agreganın inceliği ya da iriliği hakkında
bir fikir vermektedir. Ancak dağılım oranını
vermemektedir.
25
İncelik modülü=Elek üzerinde kalan yığışımlı %’ delerin
toplamı/100 dür. Örneğin yukarıdaki çizelgede,
545.1/100= 5.45 dir.
İncelik modülünün bir diğer formülü ise,
İ.M.= Alog/30.1
A: % geçen agrega gradasyon eğrisi ile %100 geçen
kısmı gösteren yatay çizgi arasındaki alandır. Yani,
eğrinin üstünde kalan alandır.
İncelik modülü ortalama tane büyüklüğünün bulunmasına
yarar. Şöyle bulunur;
Eleklere küçükten büyüğe doğru bir numara verilir
(0.25 mm’den başlayarak). Sonra, incelik modülünün tam
sayı kısmı kadar yukarı doğru sayılır. Hangi eleğe denk
geliyorsa, karışımdaki agreganın ortalama tane
büyüklüğü o olur. Örneğin incelik modülü 5 olarak
bulunursa, bu 4mm’lik eleğe denk gelir ve böylece
karışımın ortalama tane büyüklüğü 4mm olur.
Beton karışım hesaplarında iri agreganın değil, ince
agreganın incelik modülü değeri kullanılmaktadır.
26
ASTM standardında, ince agreganın incelik modülü
değerinin 2.3’den az ve 3.1’den büyük olmaması
istenmektedir.
Agreganın en büyük tane boyutu
En büyük agrega tane boyutunun betonu oluşturan
malzeme miktarlarına ve beton özelliklerine etkisi
Uygun bir gradasyona sahip olmak kaydıyla, bir
agreganın en büyük tane boyutu ne kadar büyük olursa,
o agregayı oluşturan tanelerin yüzey alanları toplamı
daha küçük olmaktadır.
Betonda kullanılan agreganın en büyük tane büyüklüğü,
beton karışımında yer alan malzemelerin miktarlarını
etkilemektedir. Bu durum, su/çimento=0.5 ve çökme
değeri 7 cm3 olan 1 m3 beton için aşağıdaki tabloda
verilmektedir.
Tablo Malzeme miktarları En büyük tane boyutu (mm) Malzeme 8 16 31.5 63 Su (kg/m3) Çimento (kg/m3) İnce agrega (%) Hapsolmuş hava (%)
190 380
74 3
167 334
56 2
160 320
47 1
147 294
38 0.5
27
Tablodaki ince agrega miktarı, toplam agrega ağırlığının
%’si olarak belirtilmiştir. Hapsolmuş hava %’si ise, 1 m3
betondaki hava hacmidir. Karışım içerisindeki en büyük
tane çapı büyüdükçe su, çimento, ince agrega ve
hapsolmuş hava miktarları azalmaktadır. Böylece, daha
az çimento miktarı kullanılması hem betonda
büzülmeleri azaltacak hem de daha ekonomik bir beton
üretilmesine imkân sağlayacaktır. Ayrıca en büyük tane
çapı arttıkça daha az suya gereksinim olacağından,
betonun dayanımı da artacaktır. (Tabloda görüldüğü
gibi, en büyük agrega tane çapı arttıkça, su/çimento
oranı azalmaktadır.)
Her ne kadar en büyük agrega tane çapı arttıkça bazı
yararlar sağlansa bile, beton üzerinde yapılan
araştırmalar en büyük tane çapının 25-40mm arasında
kullanılmasının daha uygun olduğunu göstermiştir.
En büyük agrega tane büyüklüğünün 40mm’den büyük
olması durumunda, betonun dayanımında bir azalma
olmaktadır. Halbuki, en büyük tane büyüklüğünün
28
artması durumunda, su/çimento oranı azalmaktaydı.
Buna bağlı olarak da, beton dayanımında da artış olması
gerekirdi. Bu durum şöyle izah edilebilir; En büyük tane
boyutu büyük olan agregaların, yüzey alanları karışım
içerisinde oldukça azdır. Bu nedenle, çimento hamuru
ile agrega yüzeyi arasındaki aderans, alanın küçük
olmasından dolayı azdır. Çimento hamurunun hacim
değişikliği nedeniyle, çimento hamuru ile agrega
tanelerinin arasındaki yüzeydeki gerilmeler büyük
olacaktır. Bir diğer neden ise, en büyük agrega tane
çapının büyük olması betonun yapısındaki homojenliğini
bozmaktadır.
Deneysel araştırmaların sonucuna göre, çimento miktarı
az olan betonlarda, mümkün olan en büyük agrega tane
boyutunun beton dayanımını artırdığı, fakat çimento
miktarı çok olan betonlarda en büyük tane boyutunun
25-40mm’yi geçmemesi gerektiği belirtilmektedir.
Yüksek dayanımlı betonların yapılmasında, genellikle en
29
büyük tane çapı 8.0 ile 16.0mm olan agregalar
kullanılmaktadır.
Şekil En büyük agrega boyutu, çimento miktarı ve
basınç dayanımı değişimi
Betonda kullanılabilecek en büyük agrega boyutu
En büyük tane boyutu;
� ≤ 1/5×en dar kesitli kalıp genişliği
� ≤ 3/4×iki donatı arasındaki en küçük mesafe
� ≤ 1/3×döşeme derinliği
Kumun kabarması
Normalde aynı ağırlığa sahip kuru kum ile nemli kumun
hacminin aynı olacağı tahmin edilir. Fakat gerçekte
30
durum böyle değildir. Kuru kum, nem ile temasa geçtiği
zaman, kum tanelerinin etrafında ince bir film tabakası
oluşur. Bu film tabakası, kum tanelerinin birbirini
itmesine sebep olur. Bu durum, kumun hacminin
artmasıyla sonuçlanır. Buna, kumun kabarması ismi
verilir. Aynı ağırlıktaki nemli kumun hacmi, kuru kumun
hacminden %40 daha fazladır. Kum taneleri daha fazla
ıslatılırsa, bu kabarma durumu ortadan kalkar. İnce
kum tanelerinin kabarma miktarı daha fazladır.
Şekil Kuru kumun nemlenerek kabarması
Bu nedenle, beton karışım hesaplarındaki ince agrega
miktarı ağırlık cinsinden hesaplanır.
31
Agreganın mevcut nem durumu ve su emmesi
Agrega tanelerinde iki tür boşluk bulunmaktadır.
Bunlarda birisi, tane yüzeyinde oluşmuş olan ince
çatlaklar (bunlara su girip çıkabilmektedir.), diğeri ise,
tanenin yapısından ötürü iç kısımda oluşan kapalı
boşluklardır (su geçirmez boşluklar). İçerdiği su
durumuna göre, agregalar dört değişik durumdan
birisine sahiptir;
Tamamen kuru durum
Agrega boşluklarında hiç su yoktur.
Hava kurusu durum
Su geçirgen boşlukların içerisinde bir miktar su vardır.
Boşluklar tamamen suyla dolu değildir.
Doygun, yüzey kurusu durum (dyk)
Su geçirgen boşlukları tamamen suyla dolu, tanelerin
yüzeyi kurudur.
Islak durum
Su geçirgen boşluklar tamamen suyla dolu, tanelerin
yüzeyinde bir miktar su filmi vardır.
32
Yukarıda belirtilen durumlar, aşağıda gösterilmektedir.
Şekil Agrega tanelerinin su durumları
Beton yapımında kullanılacak agreganın mevcut durumu,
genellikle ya hava kurusudur ya da ıslaktır.
Agreganın nem muhtevası ve su emme kapasitesini
bulmak için şu işlemler yapılmaktadır;
� Mevcut agregayı tart, Wm (gr)
� Kurut tart, Wk (gr)
� Doygun duruma getir, yüzeyi kurut tart, Wdyk (gr)
Numune 100–110 oC’de, değişmez ağırlığa gelinceye
kadar kurutulur.
Duygun yüzey kuru duruma getirmek için, numune 24
saat suda bekletilir. Yüzey kurusu duruma getirme
işlemi, iri ve ince agregalar için farlıdır.
33
İri agregalarda, numune yüzeyleri kağıt havlu ile silinir.
İnce agregada ise, tava içerisinde ısıtılıp karıştırılır.
Yüzey kurusu duruma gelip gelmediği, koni ile belirlenir.
Alt çapı 38mm, üst çapı 89mm ve yüksekliği 73mm olan
koninin içine malzeme doldurulur ve çapı 25mm olan
tokmakla hafifçe üzerine vurulur. Koni yukarı doğru
çekilir. Kum koni şeklini alıyorsa, demek ki halen
yüzeyde bir miktar su vardır. Kurutma işlemine devam
edilir. Koniklik durumu kayboluyor ise, demek ki
numunenin yüzeyi kurudur.
Hesaplamalar
Su geçirgen
Su emme kapasitesi, %=100x(Wdyk-Wk)/Wk
Agregadaki mevcut toplam su, %= 100x(Wm-Wk)/Wk
Agregadaki mevcut toplam su yüzdesi, su emme
kapasitesinden daha düşük ise, agrega hava kurusu
durumdadır. Örneğin, agregadaki mevcut nem miktarı
%1, ve su emme kapasitesi %4 ise, o agregadaki
boşluklar su ile kısmen doludur. Doygun yüzey kurusu
34
duruma getirmek için, agreganın %4-%1=%3 su emmesi
gerekmektedir.
Agregadaki toplam su yüzdesi, su emme kapasitesinden
yüksek ise, agrega ıslak durumdadır. Mevcut
agregadaki su miktarının ve su emme miktarının
bilinmesi, beton karışımına girecek suyun ayarlanması
için oldukça önemlidir. Su emme miktarının tespitin, bir
diğer faydası ise, çok su emen agregalar genelde
dayanıksızdır ve donma-çözülmeye karşı dirençleri
zayıftır.
Tablo Bazı agregaların su emme kapasiteleri
Malzeme Su emme kapasitesi, % Kum Çakıl; kalker Bazalt; granit Kumtaşı
0–2 0.5–1.5 0–0.5 2–7
Agreganın birim ağırlığı (yoğunluğu)
Belirli hacimdeki bir kabı dolduran agrega tanelerinin
toplam ağırlığının, kabın hacmine bölünmesi ile bulunur.
U= Wa/V dir. (gr/cm3 veya t/m3)
35
Burada;
U: Agreganın birim hacim ağırlığı
V: Agrega ile dolu olan kabın hacmi
Wa: Kap içerisini dolduran agrega ağırlığıdır.
Hacim, hem agrega hacmi ile agregalar arasındaki
boşlukların toplamıdır.
Birim ağırlığı etkileyen faktörler;
� Agreganın gradasyonu
� Tane şekli
� Nem durumu
� Gevşek veya sıkıştırılmış olması
Duruma göre, ıslak veya kuru birim ağırlık şeklinde
ifade edilmektedir.
Birim ağırlıklar, birim ağırlık kovaları yardımıyla
bulunmaktadır. Bu kovaların boyutları Tabloda
verilmektedir.
En büyük agrega Tane çapı
(mm)
Ortalama Kapasitesi
(dm3)
İç çapı (mm)
İç Yüksekliği
(mm)
Metal Kalınlığı
(mm) 4–16
16–32 32–64
3 14 28
152 244 356
165 285 285
3.5 3.5 3.5
36
Gevşek birim ağırlık tayininde, agrega kova içerisine
kürekle doldurulmakta ve herhangi bir sıkıştırma
yapılmamaktadır.
Sıkışık birim ağırlıkta, agrega taneleri kova içerisine,
1/3 tabakalar halinde yerleştirilmekte ve her tabakaya
16mm çapında demir çubukla 25 defa vurularak
sıkıştırılmaktadır.
Birim ağırlık değerinin büyük olması, agrega taneleri
arasındaki boşluğun az olduğunu göstermektedir.
Aşağıdaki şekilde, iri agrega içine katılan ince agrega
miktarının birim ağırlığa etkisi gösterilmektedir.
Şekilde gösterildiği gibi, ince agrega miktarı %35–40
olduğu zaman, birim ağırlık en büyük olmaktadır.
Agreganın en büyük birim ağırlığa ulaşması demek,
agrega taneleri arasındaki boşluk miktarının en az
olduğunu ve bu boşlukların da çimento hamuru ile
doldurulacağını gösterir. En ekonomik beton, toplam
agrega miktarının içerisindeki ince agrega miktarının
37
ağırlıkça %40’a yakın olduğu betondur. Çünkü bu
aranda, en az çimento sarf edilecektir.
Şekil Optimum ince agrega miktarı
Agreganın özgül ağırlığı
Agrega tanelerinin yoğunluğudur. Bir başka deyişle,
agregaların toplam ağırlığının, agregaların tek tek
hacimlerinin toplamına oranıdır.
Özgül ağırlık= Tanelerinin toplam ağırlığı/Tanelerin toplam hacmi
Hakiki (veya mutlak) özgül ağırlık
Sh=Ws/Vs
Burada;
38
Ws: agreganın tamamen kuru ağırlığı (fırında
kurutulmuş).
Vs: agregadaki katı kısımların hacmidir. Su geçirgen
veya su geçirmez boşlukların hacmi Vs’ye dâhil değildir.
Vs’yi tayin edebilmek için numune toz haline
getirilmektedir. Bu özgül ağırlık değeri, beton
teknolojisinde kullanılmamaktadır.
Vi: su geçirmeyen boşlukların hacmi
Vp: su geçiren boşlukların hacmi
Vs: Katı meddelerin hacmi
Ws: Fırında kurutulmuş malzeme ağırlığı
γw: suyun özgül ağırlığı, 1.0
Görünen özgül ağırlık
Sg=Ws/(Vs+Vi)xγw
Agreganın hacmi, agrega tanesi suya batırıldığı zaman
taşan suyun ağırlığı kadardır.
Kuru özgül ağırlık
Sk=Ws/(Vs+Vi+Vp)xγw
Agreganın hacmi, katı madde, su geçirgen ve su
geçirmez boşlukların toplamıdır.
39
Doygun, yüzey kuru özgül ağırlık
Sdyk=(Ws+Vpxγw)/(Vs+Vi+Vp)xγw
Agrega ağırlığı olarak, hem katı maddelerin ağırlığı hem
de doygun durumdaki agreganın içerisindeki suyun
ağırlığı hesaba katılmaktadır. Hacim olarak, katı
maddelerin yanında tüm boşlukların hacmi de hesaba
katılmaktadır.
Özgül ağırlıklar arasında şu sıralama olmaktadır.
Sh>Sg>Sdyk>Sk dır.
Betonda en çok kullanılan, agreganın kuru veya doygun
yüzey kurusu özgül ağırlığıdır.
Agregaların özgül ağırlıklarının bulunması yöntemi
A: kuru numunenin havadaki ağırlığı
B: doygun, yüzey kuru durumdaki agreganın havadaki
ağırlığı
C: doygun, yüzey kuru durumdaki agreganın sudaki
ağırlığı
Olmak üzere;
Kuru özgül ağırlık, Sk=A/(B-C)
40
Doygun, yüzey kurusu özgül ağırlık, Ddyk=B/(B-C)
Görünen özgül ağırlık, Sg=A/(A-C)
Su emme kapasitesi (%)= 100x(B-A)/A
Doygun, yüzey kuru durumdaki iri agreganın su içindeki
ağırlığı, numune bir tel sepete konulup suya daldırılarak
bulunur. İnce agreganın ise, 500 yada 1000ml’lik bir
cam ölçü kabı kullanılarak bulunur.
Örnek
1 m3 betonda 178kg su, 315kg çimento ve %1.0 hava yer
alacaktır. Agregalar doygun-yüzey kuru durumdadır.
Çimentonun özgül ağırlığı 3.15, ince ve iri agrega
karışımının doygun-yüzey kuru özgül ağırlığı 2.60 dır.
1m3 betonda yer alacak agrega ağırlığını hesaplayınız.
1m3 betondaki malzemelerin mutlak hacimleri;
Su 0.178/1.0 0.178m3
Çimento 0.315/3.15 0.100m3
Hava 0.010m3
Toplam 0.288m3
Agrega hacmi (1.000–0.288) 0.712m3
41
Agrega ağırlığı 0.712x2.60=1.851ton veya 1851kg
Agreganın fiziksel etkenlere dayanıklılığı
Donma-çözülme, ıslanma-kuruma ve ısınma-soğuma gibi
olaylar karşısında agregalar hacim değişikliği
göstermektedir. Başta donma-çözülme olmak üzere,
fiziksel etkenler karşısında agreganın göstereceği
dayanıklılık, agreganın fiziksel dürabilitesi olarak
adlandırılmaktadır.
Dayanıksız agregalar iki grupta toplanır.
� Kırılgan kumtaşları ve yumuşak kalkerler
� Kil içeren kalkerler ve gözenekli çörtler
(Çört, silis kabuklu bazı mikroorganizmaların derin okyanus
tabanında birikmesi ve taşlaşmasıyla oluşturdukları mikro kristalli
kuvars kayalarına verilen addır.)
Bu tür agregalar su ile birleştiklerinde, hacimsel
genleşme göstermekte ve bunların beton içerisinde
oluşturduğu gerilmeler, betonun çatlamasına yol
açmaktadır.
42
Agregaların dona dayanıklılığının saptanması
Türk standartlarında, “kırmataş agregalarda taşın su
emme kapasitesi ağırlıkça %0.5’den küçük ve suya
doygun halde basınç dayanımı en az 150 MPa ise, agrega
dona yeterince dayanıklıdır” denmektedir.
Dona dayanıklılık testinde, agregalar sodyum sülfat
veya magnezyum sülfat çözeltisi içerisinde yaklaşık 18
saat bekletilir ve çıkartılıp kurutulur. Bu işlem 5 defa
tekrar edilir. Bu işlemlerde agregalarda kırılmalar
meydana gelmekte ve ilk ağırlığa kıyasla ağırlık azalması
oluşmaktadır. Tabloda müsaade edilebilecek en fazla
ağırlık kaybı değerleri verilmektedir.
Tablo Donma-çözülmede müsaade edilen kayıp (%)
Sodyum Sülfat Çözeltisi
Magnezyum Sülfat Çözeltisi
Agrega Sınıfı
TS ASTM TS ASTM İnce agrega İri agrega
15.0 18.0
10.0 12.0
22.0 27.0
15.0 18.0
43
Reaktif agregaların neden olduğu kimyasal
olaylar (Alkali-silika reaksiyonu)
Reaktif silika veya reaktif karbonat içeren bazı
agregalar, zamanla betonun içerisindeki alkalilerle
reaksiyona girebilmekte ve çok büyük genleşmelere yol
açabilmektedir. Reaktif silika içeren agregalarla
alkaliler arasındaki reaksiyona alkali-silika reaksiyonu
ismi verilmektedir.
Opalinli çörtler, kalkedonik çörtler, kuvarsit çörtler,
silisli kalkerler, silisli dolomitler, dasitler ve tüfleri,
andezitler ve tüfleri, ve silisli şeyler reaktif silika
içeren kayalardır.
Beton içerisindeki alkaliler genellikle çimento içerisinde
bulunan alkalilerden gelmektedir (Na2O; K2O).
Alkali silika reaksiyonu, agrega içindeki silikaya,
alkalilerin hücumuyla başlamaktadır. Bu reaksiyon
sonucunda, agrega tanelerinin yüzeyinde alkali-silika
jeli denen ve aşağıda gösterilen yapı oluşmaktadır.
SiO2 + 2NaOH +Su ------- Na2H2 . SiO4 . 8H2O
44
Alkali-silika jeli büyük miktarda su içermektedir. Bir
diğer deyişle, büyük miktarda su emme kapasitesine
sahip olan bu jelin oluşmasıyla, beton içerisinde çok
büyük genleşmeler olabilmektedir.
Alkalilerle agregalar arasındaki reaksiyon yıllar sonra
da oluşabilmektedir.
Beton yapımında kullanılacak agreganın mümkün olduğu
kadar reaktif silika içermemesi gerekir. Kullanılan
çimentodaki Na2O + 0.66K2O miktarının %0.6’dan az
olması istenmektedir. 0.66 rakamı, Na2O ve K2O’nun
atom ağırlıklarındaki farktan kaynaklanmaktadır.
Böylece, 0.66K2O değeri, Na2O’nun molekül sayısına
eşit bir ağırlığı vermektedir.
Doğal olarak oluşmuş olan volkanik camlar, reaktif silika
formlarıdır. Opal, doğal silikanın en reaktif şeklidir.
Sodyum ve potasyum içeren camlar da en reaktif silika
depolarıdır. Alkali-silika reaksiyonları genellikle 15-20
yılda oluşmaktadır.
45
Alkali-silika reaksiyonundan dolayı oluşacak genleşmeyi
faktörler şunlardır;
� Reaktif silikanın yapısı
� Reaktif silikanın miktarı
� Reaktif malzemenin tane boyutu
� Alkali miktarı
� Rutubet miktarı
Şekilde gösterildiği gibi, agrega içerisindeki reaktif
silika miktarının %5 olması durumunda, en büyük
genleşme meydana gelecektir.
Şekil Reaktif silika miktarı-genleşme ilişkisi
46
Şekilde gösterildiği gibi, orta boyutlu tanelerde,
genleşme miktarı daha fazla olmaktadır.
Şekil Tane boyutu-genleşme ilişkisi
Alkali-silika reaksiyonunun oluşum aşamaları aşağıdaki
gibidir;
� Başlangıç alkali deporimezasyonu ve reaktif silikanın
çözülmesi
� Sulu bir alkali-silika jelinin oluşması
� Jel tarafından suyun çekilmesi
� Çözünmeyen tanelerin sulu askıntısının oluşumu
Yüksek alkalili çimento, amorf silikanın çözünülürlüğünü
ve çözünme hızını artırmaktadır.
47
Kristalli silika ise, ortamdaki pH’dan daha az
etkilenecektir. Agreganın başlangıçtaki porozitesi, bu
başlangıç aşamasını hızlandıracaktır. Bu başlangıç alkali
hidrolizi alkali-silika yapısını başlatır ve sodyum yada
potasyum hidroksit olan boşluk sıvısına müsaade eder.
Daha ileri bir aşamada, ortamda alkali-silika jeli
oluşturmak için silika kısmı hizdrolize olur. Kimyasal
denklem aşağıdaki gibidir;
S + N(K)H --------N(K) - S - H
Agrega Boşluk sıvısı Alkali-silika jeli
Ortama daha fazla su girmesi, katı jeli sıvıya
dönüştürür ve bu sıvı etraftaki boşluklara ve çatlaklara
sızar. Çimento hamurundaki kalsiyum hidroksitli ikincil
reaksiyonlar, gerilme altındaki agregaların çevresinde
kalsiyum-alkali-silika jelleri birikintileri oluşumunu da
meydana getirebilir.
Reaktif tanelerin sayısı çok az ise, çözünmüş alkali
metal iyonları alkali-silika jelleri oluşturmak için bu
48
tanelere hücum edecek ve lokalleşen genleşmeler
matrisi parçalayacaktır.
Reaktif tanelerin sayısı çok fazla ise, alkali metal
iyonlarının miktarı bu olayı meydana getirmeye
yetmeyecek ve genleşme azalacaktır.
Küçük çaplı taneler, tahribatsız bir reaksiyonun hızlı
oluşmasını sağlayacaktır.
Alkali-silika reaksiyonunun kontrolü
Alkali-silika reaksiyonunu etkileyen faktörlerin
bilinmesi, bu reaksiyonun betondaki etkisinin
kontrolünü kolaylaştırmaktadır.
Bu nedenle, aşağıdaki yaklaşımların kullanılması faydalı
olmaktadır;
� Boşluktaki çözeltinin pH değerinin kontrolü
� Alkali konsantrasyonlarının kontrolü
� Reaktif silika miktarının kontrolü
� Rutubet kontrolü
� Alkali-silika jelinin değişimi
49
Alkali-silika reaksiyonu ile oluşan genleşmeleri kontrol
altına almak için, puzzolanik katkılar yaygın bir şekilde
kullanılmaktadır. Puzzolanik katkının beton içerisinde
kullanılmasının faydası, çimento hamuru içerisindeki
kalsiyum hidroksit ile reaksiyona girerek boşluktaki
sıvının pH değerini düşürmesidir. Bununla birlikte, çok
ince puzzolanın özelliklerine sahip olan reaktivitesi
yüksek silika, çimentonun içindeki alkaliyi hızlı bir
şekilde tüketebilir. Böylece, zararsız bir alkali-
puzzolan reaksiyonu meydana getirebilir.
Şekil Puzzolanik katkının ASR’ye etkisi
50
Alkali konsantrasyonları ise, düşük alkalili çimentolar
kullanılarak kontrol altına alınabilir. Bu durum şekilde
gösterilmektedir.
Şekil Çimentodaki alkalinin kontrolü
Alkali-silika reaksiyonundan korunmanın en etkili yolu,
agreganın petrografik analizini yaparak şüpheli
agregadan sakınmaktır. Nehir agregaları oldukça
51
tehlikelidir. Çünkü, bunlar az miktarda reaktif silika
içeren kayalardan oluşmuştur.
Düşük su/çimento oranına sahip olan bir beton oldukça
su geçirgenliği düşük bir özelliğe sahiptir ve alkali-
silika jelinin şişmesi için gerekli olan su miktarını
sınırlamada etkilidir. Fakat bu durum reaksiyonu
tamamen ortadan kaldırmaz sadece reaksiyonunun
oluşmasını geciktirir. Beton içinde rutubet
olmadığından, genleşme oluşamaz. Lityum ve baryum
tuzları, alkali-silika genleşmelerini kontrol altına almak
için katkı olarak kullanılmakla birlikte ekonomik bir
çözüm değildir.
Alkali-karbonat reaksiyonu
Genellikle karbonatlı kayalarla yapılan betonlarda
gözlenir. Mekanizması tam olarak henüz
anlaşılamamıştır. Genellikle, ince taneli dolomitlerde,
ince taneli kalkerlerde, killerde, kil içerisinde mevcut
olan dolomit ve kalsit kristallerinde görülür. Betonda
genleşme oluşturur. Çimentodaki alkalinler
52
sınırlandırılarak azaltılabilir. Çimentodaki alkalin
miktarı %0.4’den daha düşük olmalıdır.
Alkali-silika reaksiyonundan başka, agregada bulunan
demir piritleri, demir sülfat ve demir hidroksit
oluşturmak için, kalsiyum hidroksit ile reaksiyona girer.
Bu reaksiyon, betonda patlama ve lekeye sebep olur.
Agregada bulunabilecek olan doğal alçı ise, yeterli
miktarda olursa sülfat saldırısına sebep olacaktır.
Az miktarda bulunabilecek kurşun ve çinko ise, betonun
priz süresini ve erken sertleşmesini geciktirecektir.
Agregaların reaktif olup olmadıklarının saptanması
Agregalar kırılarak kum boyutuna getirilir. Çimento ve
suyla karıştırılarak elde edilen harçtan 25x25x286mm
boyutlu numuneler üretilir. Harç numunelerin boyu
zamanla ölçülerek genleşme olup olmadığı araştırılır.
Harç numunelerin boyu 3 ay sonra %0.05 veya 6 ay
sonra %0.10’dan fazla olduğu takdirde, agreganın
reaktif olduğu ve betonda kullanılmasının zararlı olacağı
kanaatine varılır.
53
Agregada bulunabilecek zararlı maddeler
Organik maddeler
Çürümüş bitkiler, humuslu topraklar, şeker gibi agrega
yığını içerisine karışmış maddelerdir. Beton yapımında
çimentonun prizini yavaşlatmaktadırlar. Çok olduğunda,
katılaşma meydana gelmemektedir. Betonun dayanımını
olumsuz etkilemektedirler. Organik maddeler
çoğunlukla ince agreganın içerisinde yer almaktadır. İri
agregalar yıkanınca, bu maddeler gitmektedir.
Türk standartlarına göre, yıkanmamış kumdan yapılan
betonların dayanımları, yıkanmış kumdan yapılan
betonların dayanımın %85’inden az olmamalıdır.
İnce maddeler
Türk standartlarına göre, tane büyüklüğü 0.063mm’den
az olan maddelerdir. Agrega taneleri yüzeyinde ince bir
tabaka halinde yer alan kil, agrega içerisindeki kil, silt,
taşunu, gibi maddelerdir.
Bunlar belli bir orandan fazla olduğu takdirde;
� Beton yapımı için gerekli olan su miktarını artırır.
54
� Agrega taneleri ile çimento hamuru arasındaki
aderansı azaltır.
� Hava sürüklenmiş katkı miktarını artırırlar. Yani
beton çok fazla ince malzeme içeriyorsa, sürüklenmiş
hava miktarı daha az olur.
Türk standartlarına göre, müsaade edilen en fazla ince
malzeme miktarları agrega ağırlığını %’si olarak tabloda
verilemektedir.
Tablo Müsaade edilen ince malzeme miktarları
ASTM standardına göre, şayet ince malzeme miktarını
oluşturan maddeler kil ve silt değilse, yani taşunu ise,
aşınmaya maruz betonlarda kullanılacak kırma kumlarda
bu miktar en fazla %5, diğer betonlarda ise %7 olarak
kabul edilebilir.
Taşunu kullanıldığında su ihtiyacı, kil kadar
artmamaktadır.
Agrega grubu 0–4 1–4 2–8 4–63 Miktar, % 4 3 2 0.5
55
Son yıllarda yapılan araştırmalarda, beton yapımında
%10-15 kadar taşunu kullanılmasının beton dayanımını
olumsuz etkilemediği bulunmuştur. Bu tür
malzemelerden kaynaklanan su ihtiyacı, akışkanlaştırıcı
kullanılarak azaltılmaktadır.
Kil topakları
Agrega taneleri üzerine sıkıca yapışmış olan ve beton
karılma işleminde tanelerden ayrılmayan kil
parçacıkları, kil topaklarıdır. Su ihtiyacını
artırmaktadır. Taze beton işlenebilmesini, dayanımını
ve dayanıklılığını azaltmaktadır. ASTM standardına
göre, ince agregada en fazla %3, iri agregada en fazla
%10 olmasına müsaade edilir.
Hafif maddeler
Agrega yığını içerisine karışmış durumda olan kömür,
linyit, odun parçacıkları gibi, özgül ağırlıkları 2.0’dan az
olan maddelerdir. Betonun dayanımını düşürürler, beton
yüzeyinde yerel olarak renk değişimine neden olurlar.
ASTM standardına göre, ağırlıkça ince agregada en
56
fazla %1, iri agregada ise, %0.5-%1 olmasına müsaade
edilir.
Agreganın mekanik özellikleri
Betonda kullanılan agreganın kolayca kırılmayan, çabuk
aşınmayan, sağlam ve sert olması gerekmektedir.
Agreganın aşınma dayanıklılığı
Türk standartlarına göre, agreganın basınç dayanımı
100 MPa’dan az ise, veya agreganın aşınma
dayanımından kuşku duyuluyor ise, aşınma deneyi
yapılır.
Aşınma testinde bilyeli tambur yöntemi kullanılır. Diğer
bir adı ise, Los Angeles Aşınma Deneyi’dir. Bu deneyde,
agrega çelikten yapılmış bir tamburun içine konulur.
Agregaların arasına çelik bilyeler atılır. Tambur,
dakikada 30–33 devir yapacak şekilde, önce 100 defa
sonra 400 defa, yani toplam 500 defa döndürülür.
Agregalar çıkarılarak, 1.4mm göz açıklı elekten elenir.
Elekten geçen miktar, agreganın ilk ağırlığına oranlanır.
100 ve 500 devir döndürülmesi sonucunda aşınma
57
miktarı sırasıyla %10 ve %50’den fazla olmamalıdır.
Agreganın aşınma dayanıklılığı sadece iri agregalar için
yapılır.
Agregaların basınç dayanımı
Betonda kullanılan agreganın basınç dayanımı genellikle
150–200 MPa civarındadır. Nehir yataklarından elde
edilmiş olan agregalar yüksek dayanımlı sert
agregalardır.
Agregaların elastik özelliği ve Poisson oranı
Betonun deformasyon özelliğini etkilerler.
Volkanik kaya orijinli agreganın elastik modülü 500-
1000MPa arasındadır. Poisson oranı ise, 0.15–0.35
arasındadır.
Agreganın ısısal özellikleri
Özellikle kütle betonlarında bu kavram önemlidir.
Sıradan betonlarda pek göz önüne alınmazlar.
Lineer genleşme katsayısı
Bu değer, biri birim sıcaklık değişimi etkisiyle,
agreganın ne kadar birim uzama veya kısalma yapacağını
58
belirtmektedir. Birimi cm/cm/oC dir. Betonun lineer
genleşme katsayısı, 9.9x10-6/oC dir. Agrega ile çimento
hamurunun lineer genleşme katsayıları arasında çok
fark olduğu takdirde, agrega ile çimento hamuru
arasındaki aderans bölgesi çok büyük zarar görmekte
ve betonda iç gerilmeler meydana gelmektedir.
Özgül ısı
Bu değer, birim ağırlıktaki bir maddenin sıcaklığının bir
birim sıcaklık kadar değişebilmesi için gerekli olan ısı
miktarıdır. Birimi kal/gr oC dir. Agreganın özgül ısı
değeri 0.22 kal/gr oC dir. Agreganın özgül ısı değeri,
sıcak ve soğuk havalarda yerleştirilecek betonun
sıcaklığını kontrol etmek için hesaplarda kullanılır.
Isıl geçirgenlik (Termal iletkenlik)
Malzemenin içerisindeki ısı akışını göstermektedir.
Birimi kgxkalxm/saatxm2xoC dir.
Normal ağırlıklı agrega ile yapılan betonlarda bu değer
1.2–3.7 arasında değişmektedir. Hafif betonlarda ise,
0.12–0.51 arasındandır. Agreganın ısıl geçirgenlik
59
değeri, betonun ısıl geçirgenlik değerini etkileyen en
önemli faktördür.
Agreganın ısıl değerleri, kütle betonları ve yalıtım için
kullanılan betonlarda önemli olmaktadır.
Anlama soruları
1) Doygun, yüzey kurusu durumdaki bir agrega
numunesinin ağırlığı 1000gr’dır. Bu numunenin su
içindeki ağırlığı ise 633gr’dır. Agreganın doygun, yüzey
kurusu durumdaki özgül ağırlığını bulunuz.
2) 500gr ağırlığında doygun, yüzey kurusu durumdaki
kum numunesi bir kaba konuluyor. Kap ile birlikte
ağırlığı 1697gr oluyor. Sadece su ile dolu kabın ağırlığı
ise 1390gr’dır. Kumun doygun, yüzey kurusu özgül
ağırlığı ne olur?
3) Soru 2.deki aynı kum 500gr olarak şantiyedeki
yığından alınıyor ve bir kaba konulduktan sonra üzeri su
ile tamamlanıyor. Bu şekilde tartılarak ağırlığı 1705gr
geliyor. Yığındaki kumun nem muhtevasını hesaplayınız.