Betonu Yakından Tanıyalım

Tanım olarak beton çimento, su ve agrega denilen kırma taşların belirli oranda karışımından oluşan yapı malzemesidir. Peki detaylarında neler var?

BETONARME

Ahmet Can İlhan

5 min oku

Betonun Yapısı

Çelik donatılar, kalıplar içerisine yerleştirildiğinde ve etrafına ıslak beton karışımı döküldüğünde, sonuçta oluşan sert kütlenin adı betonarme olarak bilinir. Betonun dayanıklılığı, özellikle malzeme bileşenlerinin oranı ile birlikte yerleştirme ve iyileştirme süreçlerindeki sıcaklık ve nem koşulları gibi birçok faktöre bağlıdır.

Betonarme aslında kompozit bir malzemedir demek yanlış olmaz. Her biri kendine has standartlara sahip bileşenlerden oluşur. Bu bileşenlerini daha yakından inceleyelim.

Betonarmenin Bağlayıcısı: Çimento

Çimento, mineral parçacıklarını yapıştırma ve birleştirme özelliklerine sahip bir malzemedir, böylece bunları sağlam bir kütleye dönüştürebilir. Bu tanım birçok malzeme için geçerli olabilir, ancak betonarme inşası için kullanılan çimentolar, suyun varlığında sertleşebilen ve katılaşabilen, yarı hidrolik çimentolar olarak adlandırılanlardır. Bu çimentolar, temel olarak kireç ve kil malzemelerinden yapılmış silikatlar ve alüminatları içerir. Bu malzemeler öğütülür, karıştırılır, bir fırında eritilir ve toz haline getirilir. Bu tür çimentolar, suyla kimyasal olarak birleşerek (hidratlanarak) sertleşmiş bir kütle oluşturur. Betonarme için genellikle kullanılan tipik hidrolik çimentoya "portland çimento" denir; adını, sertleştikten sonra Dorset, İngiltere yakınlarında bulunan Portland taşına benzerliğinden alır. Bu isim, 1824 yılında Leeds, İngiltere'den Joseph Aspdin tarafından alınan bir patentten kaynaklanmıştır.

Portland çimentosu kullanılarak yapılan beton, genellikle kalıpların çıkarılmasına ve yapısal yüklerinin taşınmasına izin vermek için birkaç gün içinde dayanıklılık kazanır. Bu tür betonun tasarım veya belirtilen basınç dayanımına ulaşması genellikle 28 günde olduğu varsayılır. Bu normal portland çimentosu, ASTM (American Society for Testing and Materials) C150/C150M tarafından Tip I olarak tanımlanmıştır. Çimento türleri şöyledir;

Tip I: Spesifik özellikler beklenmeyen normal yapılar
Tip II: Sülfat direnci veya hidratasyon ısısı kontrolü istenen normal yapılar
Tip III: Yüksek erken dayanım beklenen yapılar
Tip IV: Düşük hidratasyon ısısı istenen yapılar
Tip V: Yüksek sülfat dayanımı istenen yapılar

Ayrıca, karışık hidrolik çimentoların birkaç kategorisi vardır; bunlar arasında portland yüksek fırın cürufu çimentosu (Tip IS), portland pozolan çimentosu (Tip IP), portland kalker çimentosu (Tip IL) ve üçlü karışımlı çimento (Tip IT) bulunmaktadır.

Portland yüksek fırın cürufu çimentosunun, Tip I çimentodan daha düşük bir hidratasyon ısısına sahip olması ve bu nedenle baraj gibi kütle beton yapıları için kullanışlı olması yaygındır; ve yüksek sülfat direnci nedeniyle deniz suyu inşaatında kullanılır. Portland puzolan çimentosu, Tip I çimento ile puzolanın karışımıdır. Puzolan içeren karışık çimentolar, puzolan içermeyen çimentolardan daha yavaş bir şekilde güç kazanır; bu nedenle hidrasyon sırasında daha az ısı üretir ve bu nedenle kütle beton inşaatında yaygın olarak kullanılır.

Hava giren portland çimento, çimentoya özellikle ince toz halinde eklenmiş bir kimyasal katkı içerir ve bu, betonun içinde 0.002 inç (0.05 mm) çapında hava kabarcıkları oluşturur. Bu hava girişi, betona karşı geliştirilmiş don eylemine dayanıklılık sağlar, ayrıca işlenebilirliği artırır.

Çimento üretimiyle alakalı detaylı bir video içeriği buraya bırakıyorum.

Betonun Yapı Taşı: Agrega

Betonun toplam hacminin genellikle yaklaşık %75'ini kaplayan agrega, sertleşmiş betonun davranışı üzerinde belirgin bir etkiye sahiptir. Agreganın sadece betonun dayanıklılığını ve rijitliğini etkilememesi, aynı zamanda betonun dayanıklılığını (donma-çözülme döngüleri altında bozulmaya karşı direncini) büyük ölçüde etkiler. Agrega, çimentodan daha ucuz olduğundan, mümkün olan en yüksek yüzdeyi kullanmak mantıklıdır. Genel olarak, maksimum dayanıklılık ve en iyi ekonomi için agrega mümkün olan en yoğun şekilde sarılmış ve çimentolanmış olmalıdır. Bu nedenle, agregalar genellikle boyutlarına göre sınıflandırılır ve uygun bir karışım, hem ince hem de kaba agregaların yüzde oranlarını belirtir.

İnce agrega (kum), No. 4 elekten geçen [yani, yaklaşık 3/16 inç (5 mm) çapından daha küçük] herhangi bir malzemedir. Kaba agrega (çakıl), daha büyük boyutta herhangi bir malzemedir. İzin verilen kaba agreganın nominal maksimum boyutu, kalıp kenarları arasındaki boşluklar ve yan yana duran çubuklar arasındaki boşluklara bağlıdır ve kalıp kenarları arasındaki en dar boyutun 1/5'i, levha derinliğinin 1/3'ü, bireysel donatı çubukları arasındaki minimum boşluk uzunluğunun 3/4'ü aşılmamalıdır. Doğal taş agregalar, beton yapımının çoğunda kullanılır ve bu tür betonun birim ağırlığı yaklaşık 2320 kg/m3 civarındadır. Çelik donatı eklenildiğinde, normal ağırlıklı betonarmenin birim ağırlığı 2400 kg/m3 olarak alınır.

Özel amaçlar için hafif veya ağır agrega tipleri de bulunmaktadır. Yapısal hafif betonlar genellikle yapay olarak bir fırında üretilen agregalardan yapılır. Bu tür betonların birim ağırlığı tipik olarak 1120-1840 kg/m3 arasında değişir. Hafif betonlar, hücresel betonlar olarak bilinen ve sıklıkla yalıtım amaçları ve duvar birimleri için kullanılan 480 kg/m3'e kadar olan betonları da içerir. Yapısal beton için hem ince hem de kaba agregalarda hafif malzeme kullanıldığında, buna "hafif beton" denir. Sadece kaba agreganın hafif malzeme olduğu ancak ince agregada normal ağırlıklı kum kullanıldığında, bu duruma "kum-hafif beton" denir. Sıkça "kum yerine geçme" terimi, hafif betonla ilgili olarak kullanılır. Bu, hafif agrega ince malzemesinin tamamını veya bir kısmını doğal kum ile değiştirmeyi ifade eder.

Ağır, yüksek yoğunluklu beton, nükleer reaktör konteynerlerinde ve diğer yapıların gamma ve X ışınlarına karşı korunması için kullanılır. Ağır betonların tipik ağırlığı genellikle 3200-5600 kg/m3 arasında değişir.

Betonun temel karakteristik özellikleri arasında; derecelendirme (ince ve kaba agregalar), ince modül, birleşik agregaların derecelendirmesi, parçacık şekli ve yüzey dokusu, hacim yoğunluğu ve boşluklar, göreceli yoğunluk (özgül ağırlık), yoğunluk, emilim ve yüzey nemi, kabarma, donma ve çözülme direnci, ıslanma ve kuruma özellikleri, aşınma ve kayma direnci, dayanıklılık ve çekme, asit ve diğer aşındırıcı maddelere karşı direnç, yangına karşı direnç ve termal özellikler, potansiyel zararlı maddeler, alkali-silikon reaksiyonu ve alkali-karbonat reaksiyonu yer almaktadır. Bu özellikler, betonun kalitesini ve performansını belirlemede kritik bir rol oynar.

Çimento ve beton hakkında uygulamalı anlatımların bulunduğu bir videoyu aşağıya bırakıyorum. Videoda benim bu yazıda değinmediğim bir konu olan suyun etkisi de işlemiş. İyi seyirler.