3. BETON AGREGALARI 3.1 Giriş Agregalar, beton yapımında

1
3. BETON AGREGALARI
3.1 Giriş
Agregalar, beton yapımında çimento ve su ile birlikte kullanılan, kum, çakıl,
kırmataş gibi taneli malzemelerdir. Beton hacminin yaklaşık %75’i agrega tarafından
oluşturulmaktadır.
Beton yapımında kullanılan temel malzemeler (çimento, su, agrega) arasında
en pahalı olanı çimentodur. Agreganın maliyeti, çimento maliyetine göre çok
düşüktür. O nedenle, istenilen kalitedeki betonu elde edebilmek şartıyla, betonda
mümkün olduğu kadar çok miktarda agrega kullanılması, betonun daha ekonomik
olmasına yol açmaktadır.
Beton yapımında agrega kullanılmasının tek nedeni daha ekonomik beton
üretmek değildir. Agrega, betonun teknik özelliklerine de önemli katkılarda
bulunmaktadır. Agreganın sağladığı teknik yararlar aşağıdaki gibi özetlenebilir:
-
-
Çimento hamuru, zamanla kuruyarak büzülme gösteren bir malzemedir. Betonun
içerisinde bulunan agrega taneleri, çimento hamurunun zamana bağlı olarak
gösterebileceği hacim değişikliğinin serbestçe yer alabilmesini belirli ölçüde
engellemektedir. O nedenle, sadece çimento hamurundan oluşmuş bir malzemeye
oranla, betonun göstereceği hacim değişikliği, ve buna bağlı olarak yer alabilecek
çatlaklar daha az olmaktadır.
Beton yapımında kullanılan agregalar, genellikle, sert ve dayanımı oldukça
yüksek olan malzemelerdir. Agrega dayanımının yüksek olması, beton
dayanımının da yüksek olmasına katkıda bulunmaktadır. Sert ve dayanıklı
agregalar, betonun aşınmaya karşı veya çevreden gelebilecek diğer yıpratıcı
etkenlere karşı daha dayanıklı olabilmesine yardımcı olmaktadır.
Beton yapımında kullanılacak agreganın değişik özellikleri araştırılmaktadır.
Araştırılan özellikler şu şekilde sıralanabilir. Granülometri (gradasyon), maksimum
tane büyüklüğü, tane şekli, su emme kapasitesi, birim ağırlık, özgül ağırlık,
agregadaki zararlı maddeler, aşınmaya dayanıklılık, dona dayanıklılık, dayanım,
elastisite modülü, termik özellikler.
Bu özelliklerin tümü, üretilecek betonun özelliklerini etkilemektedir.
Bunlardan bazıları, beton karışımının içerisinde yer alacak malzeme oranlarının
hesaplanabilmesi (beton karışım hesapları için) kullanılmaktadır.
Beton malzemelerinin karışım oranlarının bulunabilmesi için yapılan
hesaplarda bilinmesi gereken agrega özellikleri şunlardır: Granülometri, maksimum
agrega tane boyutu, agregadaki mevcut su durumu ve agreganın su emme kapasitesi,
birim ağırlık, özgül ağırlık.
Agrega özellikleri betonun özelliklerini etkilediği gibi, beton karışımında yer
alacak malzeme miktarlarını, o nedenle betonun ekonomikliğini de etkilemektedir.
Betonun ekonomikliğini etkileyen bir başka faktör ise, agreganın ne kadar uzak
mesafeden temin edilebileceği, maliyeti, bulunabilirliğindeki kolaylıktır. Beton
üretiminde, agreganın kolaylıkla elde edilebilmesi hususu da büyük önem
taşımaktadır.
3.2 Agregaların Sınıflandırılması ve Tanımlar
Agregaları birçok şekilde sınıflandırmak mümkündür. Sınıflandırma işlemi,
agregaları daha iyi tanımlamak ve değişik sınıflara ait agregaları beton yapımında
daha doğru tarzda kullanabilmek amacıyla yapılmaktadır.
Agregalar için genel olarak yapılan sınıflandırmalar şöyledir:
2
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
Kaynağına göre: Doğal, yapay
Özgül ağırlık ve birim ağırlıklarına göre: Normal ağırlıklı, hafif, ağır
Tane büyüklüğüne göre: İri, ince
Tane şekline göre: Yuvarlak, köşeli (kırmataş gibi), yassı, uzun
Üretimine (elde edilişlerine) göre: Doğal, yan ürün, ısıl işleme tabi tutulmuş
Jeolojik yapısına göre: Volkanik, tortul, metamorfik
Mineralojik yapılarına göre: Silis mineralli, karbonat mineralli, mikalı, vb.
Reaktif özelliklerine göre (agregaların yapısında, çimento içerisindeki alkalilerle
reaksiyona girerek betonda genleşme yaratabilecek reaktif silis ve reaktif
karbonat içerip içermediklerine göre) : Reaktif, reaktif olmayan
Aşağıda, beton teknolojisinde sık sık sözü edilen bazı agrega sınıfları
tanımlanmakta ve açıklamalar yapılmaktadır.
Doğal agregalar: Doğal agregalar, dereler, eski dere yataklarından oluşan
ocaklar, deniz ve göl kenarları, taş ocakları gibi doğal kaynaklardan elde edilmiş
fakat konkasörde kırma, eleklerden eleyerek değişik tane boyu sınıflarına ayırma ve
yıkama işlemleri dışında, doğadaki yapılarında değişiklik yaratacak hiçbir işlem
uygulanmamış olan agregalardır.
Kum, çakıl, kırmataş en tipik ve en çok kullanılan doğal agregalardır.
Hafif beton yapımında kullanılan ponza taşı ve bims gibi hafif agregalar ile
ağır beton yapımında kullanılan hematit, magnetit, barit gibi demir cevherinin
kırılmasıyla elde edilen ağır agregalar da, doğal agrega sınıfına girmektedir.
Yapay Agregalar: Yapay agregalar beton üretimi ile doğrudan ilgisi
bulunmayan bir endüstri kolunda yan ürün veya atık malzeme olarak ortaya çıkan
malzemelerden üretilen agregalar, veya bir malzemeye ısıl işlem uygulayarak beton
yapımında kullanmaya uygun duruma getirilen agregalardır.
Yapay agregalar arasında en çok kullanılanlar şunlardır: Yüksek fırın cürufu,
genleştirilmiş kil agregası, uçucu kül agregası ve genleştirilmiş perlit.
Normal ağırlıklı agrega, hafif agrega, ağır agrega: Özgül ağırlığı 2.4-2.8
3
gr/cm arasında olan agregalar “normal ağırlıklı agregalar” olarak kabul
edilmektedir. Normal ağırlıklı agregadan söz edilirken her seferinde “normal
ağırlıklı” denilmemekte, sadece “agrega” denilmektedir. Bu tür agregalarla yapılan
betonlara da, “normal ağırlıklı beton” denilmemekte, sadece “beton” denilmektedir.
Kum, çakıl, kırmataş, bu sınıfa dahildir.
Özgül ağırlıkları 2.4 gr/cm3’ten küçük olan agregalar “hafif agregalar” olarak
anılmaktadır. Genleştirilmiş kil, genleştirilmiş perlit, bims gibi agregalar hafif
agregalardır. Bu tür agregalarla “hafif beton” üretilmektedir.
Özgül ağırlıkları 2.8 gr/cm3’ten büyük olan agregalar “ağır agregalar” olarak
anılmaktadır. Kırılarak taneli duruma getirilmiş hematit, magnetit, barit gibi demir
cevherleri ağır agregalardır. Ağır agregalarla yoğunluğu yüksek olan “ağır beton”
üretilebilmektedir. Ağır beton, nükleer santrallerde olduğu gibi, radyasyonun geçişini
önlemek amacıyla özel olarak üretilmektedir.
İnce agrega ve iri agrega: Türk standartlarına göre, 4.0 mm göz açıklıklı
kare delikli eleklerden geçen agregaya “ince agrega”, bu elek üzerinde kalan
agregaya ise “iri agrega” denilmektedir.
Büyük taşların konkasörde kırılmasıyla elde edilen kırmataş, iri agregadır.
Bazen, kumun bulunmadığı veya şantiyeye uzaklığı nedeniyle elde edilmesinin
ekonomik olmadığı durumlarda, ince agrega olarak kırmakum kullanılmaktadır.
Kum, kırılma işlemine tabi tutulmamış olan ince agregadır. Çakıl ise, kırılma
işlemine tabi tutulmamış olan iri agregadır.
İnce ve iri agrega boyutunu ayıran sınır 4.0 mm elekle belirlenmiş olmakla
birlikte, beton yapımında kullanılabilen ince agrega için kullanılacak eleğin ayrıca
3
bir de alt sınır boyutu bulunmaktadır. Beton agregaları 60 mikrondan (1mm 10
mikron) büyük çaplı tanelerdir. Çaplara göre yapılan sınıflandırma şöyledir.
Tane boyutu: 2 mikron 60 mikron 4 mm
31,5 mm
70mm
Kil
silt ince agrega iri agrega
balast
Normalde beton agregaları 60 mikron ile 31,5 mm arasında tane boyutuna
sahiptir. 70 mm’ye kadar iri taneler (balast) içeren beton agregaları baraj, yol gibi
özel kütle betonlarında kullanılabilir.
Silte karşılık gelen kırma malzemeye
filler veya taşunu adı verilir. Betonlarda silt veya filler bulunmasına (%5’den az
olmak şartıyla) izin verilir. Fakat kil bulunmasına izin verilmez.
Karışık agrega: İnce ve iri agrega karışımına “karışık agrega” denilmektedir.
Tuvenan agrega: Agrega ocağından veya konkasörden elde edilerek, boy
sınıflarına ayrılmadan, olduğu gibi kullanılan doğal karışık agregaya, “tuvenan
agrega” denilmektedir.
Tuvenan agregada tane boyutu sınıflarının standartlarda belirtilen değerlere
uyup uymadıkları aranmamaktadır. Bu tür agrega genellikle kullanılmamakta, veya
basit işlerdeki betonların üretiminde kullanılmaktadır.
Yuvarlak agrega, köşeli agrega, yassı agrega, uzun agrega: Taneleri
küresel şekilde veya küresel şekle yakın olan agregalar, “yuvarlak agrega” olarak
tanımlanmaktadır. Derelerden, eski dere yataklarından oluşan ocaklardan,
denizlerden, çöllerden elde edilen çakıllar genellikle bu şekildedir.
Kırmataş agregalarda olduğu gibi, tanelerin yüzeyinde kırılma işlemi
nedeniyle çıkıntılar (köşeler) bulunan agrega “köşeli agrega” olarak anılmaktadır.
Yassı agrega, iki boyutu geniş fakat yüksekliği az olan (demir paraya benzer)
şekle sahiptir. Uzun agrega ise, iki boyutu dar fakat yüksekliği çok olan (kaleme
benzer) şekle sahiptir. Yassı veya uzun taneler, beton agregaları için, “şekilce
kusurlu” taneler olarak adlandırılmaktadır.
3.3 Agregadan Numune Alma İşlemi
Bir malzemenin kalitesini tayin edebilmek için, o malzemeyi tamamen temsil
edebilecek malzeme numunesi üzerinde gözlemlerde bulunmak, deneysel çalışmalar
yapmak gerekir. Malzeme numunesi doğru seçilmemiş ise, yapılan gözlemlerin ve
deneylerin fazla bir önemi kalmamaktadır. Doğru numuneyi alabilme işlemi, en az
malzeme üzerinde yürütülen deneyler kadar önemli olmaktadır. Agrega kalitesi,
oldukça iyi kontrollü üretilen çimento kalitesine kıyasla daha çok değişkenlik
gösterebilmektedir. O nedenle, agregadan doğru numune alabilme işleminin özel
önemi bulunmaktadır.
Agrega yığınından numune alma işleminde, yığının değişik bölgelerinden
kepçelerle veya kürekle küçük miktarlarda agrega numuneleri alınır ve sonradan bu
küçük numuneler iyice karılarak büyük miktardaki numuneyi oluşturur. Beton
agregalarından numune alma yöntemi ve değişik agrega deneylerinin her biri için
(granülometri, birim ağırlık, özgül ağırlık vb) gereken minumum miktardaki numune
ağırlığı TS 707’de belirtilmektedir. Herhangi bir deney için belirtilen numune
ağırlığı, o numunedeki maksimum tane boyutuna göre değişmektedir. “Maksimum
tane boyutu”, agrega tanelerinin tümünün geçebildiği en küçük standart elek
boyutuna eşittir.
Numune olarak elde edilmiş büyük bir agrega yığınını daha küçük bir
numuneye dönüştürebilmek için iki yöntem kullanılır.
Çeyrekleme yöntemi: Çeyrekleme (dörde bölerek küçültme) yönteminde,
sert, temiz ve düzgün bir yüzey üzerine konik şekilli bir yığın oluşturacak tarzda
toplanmış olan agrega, küreğin tersiyle, her tarafı eşit yükseklikte olacak tarzda
4
dairesel bir alana yayılır. Daire şeklindeki alan, küreğin kenarı ile, planda yaklaşık
dört eşit kısma bölünür. Çeyrek parçalardan karşılıklı ikisi, yeni numuneyi
oluşturmak üzere bir araya getirilir. İstenilen miktarda numune kalıncaya kadar bu
işleme devam edilir.
Şekil 3.1. Çeyrekleme yöntemiyle numune küçültme
Bölgeç aletini kullanarak numune küçültme yöntemi: Bu yöntemde bölgeç
(numune ayırıcı) aleti kullanılarak agrega iki eşit miktarda bölünür. Bölgecin
yanlarındaki kaplarda biriken ikiye bölünmüş agrega yığınından birisi. Küçültülmüş
numune olarak kullanılır. Bu numune yeterince küçük değilse, işlem tekrar edilir.
Şekil 3.2. Bölgeç aygıtı kullanarak numune küçültme yöntemi
3.4 Agregaların Granülometri Bileşimi
Agreganın granülometri bileşiminin, o agregayı kullanarak üretilen betonun
özellikleri üzerinde olumlu veya olumsuz etkileri vardır. Kaliteli beton yapımında
kullanılacak agreganın tane dağılımı, söz konusu beton için istenen nitelikleri
sağlamalıdır. Bu amaçla, kullanılmadan önce agreganın granülometrik bileşiminin "elek
analizi" deneyi ile belirlenip, belirli sınırlar içinde kalıp kalmadığı kontrol edilmelidir.
Bir agrega tanesinin geçebildiği en küçük eleğin delik çapı veya kenar uzunluğu o
5
tanenin çapı olarak adlandırılır. İri agreganın en büyük boyutunun (Dmaks) seçimi, yapı
tipi veya yapı elemanının durumuna bağlı olarak yapılır.
Bir betonu iyi ve ekonomik şekilde üretebilmek için, kullanılacak agrega
malzemesini öyle seçmelidir ki, aralarındaki boşluk mümkün olduğu kadar az olsun
ve bu sayede mümkün olduğun kadar az bağlayıcı madde kullanılsın. Eğer taneli
malzeme, çapları birbirine eşit düzgün kürelerden yapılmış olsa, bunların en sıkı
yerleştirme tarzında bile kompasite %74 olur. Yani en sıkı yerleştirme tarzında dahi
%26 boşluk kalmaktadır. Bu boşlukları doldurabilmek için aralara daha küçük çapta
taneler konmasına ihtiyaç vardır. Şu halde taneli malzemede kompasiteyi artırmak
için çeşitli çaplardaki taneleri beraber kullanmak gerekmektedir. Böylece en iri
tanelerin aralarındaki boşlukları ince taneler doldurur. Onların aralarındaki boşlukları
daha ince taneler doldurur. Böylece iyi bir taneli malzemede her çaptan tanelerin
bulunması gerektiği anlaşılır.
3.4.1. Granülometri Deneyi
Bir agrega örneğinin tane boyut dağılımı (granülometrik bileşimi) elek analizi
deneyi ile saptanır. Elek analizinde kullanılan elekler, belirli boyutlarda, dairesel delikli
veya kare şeklindeki gözleri bulunan metal (tercihen pirinç) gereçlerdir. Dairesel
delikli elekler metal levha üzerinde belli "d" çaplarında delikler açılmak suretiyle
yapılır. Kare gözlü elekler tellerin belirli "a" boyutlarında örülmesi sonucu
oluşturulur.
Agregaların granülometri bileşiminin belirlenmesi için her ülkenin kabul ettiği
elek serileri vardır. TSE'nin yürürlükten kalkan şartnamelerinde hem dairesel delikli
hem de kare gözlü eleklere yer verilmiştir. Uygulamada olan şartnamede ise elek
açıklıkları kare gözlü olarak belirlenmiştir. Agrega karışımlarının elek analizi için
deney metodunu tanımlayan TS EN 933-2'de kare delikli elek dizisinin kullanımı
öngörülmüştür. Dairesel delikli eleklerin daha gerçekçi sonuçlar verdiği söylenebilirse
de yapım kolaylığı nedeniyle örgülü kare delikli elekler tercih edilmektedir. Deney
eleklerinin teknik özellikleri ve deneylerle ilgili ayrıntılı bilgiler ilgili standartlarda
mevcuttur. Özellikle betonun davranışında önemli etkileri olan küçük boyutlardaki
tanelerin oranını daha iyi inceleyebilmek amacıyla, küçük delik boyutlu eleklerin sayısı
daha fazla tutulmaktadır.
Tablo 3.1. Standartlara göre temel elek serisi
Kare gözlü elekler
(TS EN 933-2)
Elek açıklığı (mm)
125
63
Kaba agrega
31.5
16
8
4
2
1
İnce agrega
0.5
0.25
0.125
0.063
6
Resim 3.1. Granülometri deneyinde kullanılan kare gözlü elekler
Elek analizi üç aşamada gerçekleştirilir:
a) Örneğin alınması - Deney ince agregada en az 1 kg, iri agregada en az 3 kg örnek
üzerinde yapılır. .
b) Eleme işlemi: Laboratuara getirilen örnek değişmez ağırlığa gelinceye kadar
etüvde tutulur. Etüvde kurutulan örnek, bölgeçten geçirilerek istenen ağırlığa
indirildikten sonra, büyük delikliden küçük delikliye doğru sıralanmış elek
dizisinin üstüne konur ve sarsılarak elenir. Üst elekten geçenler, hemen daha
küçük delikli elek üstünde toplanır ve bu elekten de elenir. Bu işleme, boyutu en
küçük olan eleğe kadar devam edilir. En küçük delikli elekten geçenler ise elek
altı olarak isimlendirilen tepside toplanır. Eleme işlemi genel olarak elde sarsma
şeklinde veya özel makinelerde yapılır.
c) Tartma işlemi - Eleme işlemi sonunda her elek ve en son elekten geçen malzeme
miktarları, istenen duyarlıkta örneğin, 0.1 g hassasiyette ölçüm yapabilen terazide
tartılır.
d) Granülometri eğrisi çizilir. Yatay eksende elek çapları, düşey eksende elekten
geçen malzeme yüzdesi gösterilir.
3.4.2.
Granülometri Eğrisinin Özellikleri
1) Granülometri eğrilerinin ordinatı 0 ile 100 arasındadır. Genellikle artan
eğrilerdir. İki elek arasında yatay doğru bulunabilir. Bu, karışımda bazı
tane gruplarının olmadığını gösterir. Bu tür granülometriye “kesikli
granülometri” denir. Kırık çizgilerden meydana gelir. Eğrinin kırıklı
olması, elek sayısının sınırlı olmasından kaynaklanmaktadır. Çok sayıda
elek üzerinde deney yapılma imkanı olsa, kırıklı doğrular yerine sürekli
olarak artan bir eğri şeklinde olurdu.
2) Granülometri eğrisinden faydalanarak bir elek çepı için, o elekten geçen
malzemenin bütün malzeme içindeki oranını görmek mümkündür.
3) Eğri y=100 doğrusuna yaklaştıkça malzeme incelir (ince agrega). Eğri
y=0 doğrusuna yaklaştıkça malzeme kalınlaşır (iri agrega).
4) Granülometri bileşimi bilinen agrega gruplarının belirli oranda
karıştırılmasıyla elde edilen yeni malzemenin bileşimi, deney yapmadan
hesapla bulunabilir. Her elek çapı için aşağıdaki formül kullanılır.
7
yk= a.ya + b.yb + c.yc+…..
a, b, c,…..=meydana gelen karışımda 1., 2., 3.,….. malzemenin oranı.
ya, yb, yc,….= her elek çapında 1., 2., 3.,…….eğrinin ordinatı
Uygulamada ocaktan veya kırma tesislerinden getirilen agrega karışımı
(tuvenan malzeme) istenilen granülometri bileşimini vermez. Çoğunlukla yapılan
işlem; agreganın belirli boyutlarda ayrı gruplar halinde temin edilmesidir. Bu agrega
grupları belirli oranlarda karıştırılarak iyi bir bileşim elde edilmeye çalışılır.
3.4.3.
Taneli Malzemenin İdeal Granülometrisi ve İncelik Modülü
Beton üretimi için ideal agrega granülometrisi; taze betonun karıştırılması,
taşınması, yerleştirilmesi ve sıkıştırılması işlemleri boyunca, iri ve ince tanelerin
ayrışmasına neden olmayarak, istenilen işlenebilmenin ve yoğunluğun elde edilmesini
sağlayacak olan tane boyutu dağılımıdır.
Granülometri bileşimi ile betonda kullanılan agreganın su ihtiyacı, betonun
yoğunluğu ve işlenebilirliği arasında yakın ilişki vardır. Beton üretiminde agrega
tanelerinin çimentoya yapışabilmesi için tüm tane yüzeylerinin ince bir su filmi ile
ıslanması gerekir. Tane boyutları küçüldükçe taneleri toplam yüzeyi artar, bu
geometrik bir özelliktir. Toplam yüzey artınca da bu yüzeyleri ıslatmak için gereken
su artacaktır. Bu ıslatma suyu beton sertleştikten sonra buharlaşır ve yeri boş kalır.
Zira bu su çimentonun hidratasyonu ve sertleşmiş çimento jelindeki jel suyu (bir
çimento tanesi su ile temasa geçtikten belirli bir süre sonra mikroskopla incelendiği
vakit, tanenin köşeli ve pürüzlü halinin kaybolduğu ve yarı saydam bir jel tabakası ile
çevrildiği gözlenir. Zaman geçtikçe jel tabakasının kalınlığı artmaktadır) için gerekli
sudan fazladır ve çimentoya bağlanmaz. Beton kütlesinde, bu fazla su sebebiyle
oluşan boşluk betonun niteliklerini zedeler: Mukavemeti düşürür, geçirimliliği artırır.
Şu halde agrega granülometrisinin ince olmaması gerekir.
Ayrıca tanelerin aralarında kalan boşluklar da granülometrinin fonksiyonudur.
Eşit çaplı tanelerle maksimum doluluk oranı %74 olabilir. Boşluğu minumuma
indirmek gerekir. Boşluğun minumum olması çimento ve su miktarının minumum
düzeyde kalmasını sağlayacak ve böylece daha ekonomik beton üretmek mümkün
olacaktır.
Taze betonun taşıma ve kalıbına yerleştirme sırasında, kohezyonunu ve
homojenliğini kaybetmeden kalıplarda kolaylıkla yayılarak, en az boşluk bırakacak
şekilde donatıyı kaplama özelliklerinin tümüne, betonun işlenebilme özelliği denir. Çok
fazla iri agrega içeren betonların işlenmesi zordur. Aşırı oranda iri tanelerin varlığı,
betonun ayrışma (segregasyon) olasılığını arttırır
İdeal tane dağılımının nasıl olması gerektiği konusunda pek çok çalışma
yapılmıştır ve ideal granülometri eğrileri tesbit edilmiştir. Birçok ülkenin beton
standartlarında yer alan granülometri eğrilerinde uygulama kolaylığı yönünden tek
bir eğri yerine, eğrilerle sınırlandırılmış bölgeler vardır.
Referans Granülometri Eğrileri
Betonu oluşturacak agreganın tane dağılımı, en büyük tane çapına bağlı olarak,
TS 802'de grafik olarak verilen Şekil 3.3, 3.4, 3.5, 3.6'daki 3 ve 4 numaralı bölgelerde
bulunacak şekilde ayarlanmalıdır. Üç numaralı bölgeye düşecek tane dağılımları, uygun
bölge olduğu için, tercih edilmelidir. Bunun mümkün olmaması halinde 4 numaralı
bölgeye düşen tane dağılımları kullanılmalıdır. Zorunlu durumlarda 2 numaralı bölgeye
düşen kesikli tane dağılımları da kullanılabilir. Şekillerde C ile gösterilen doğru parçaları
8
incelik sınırını, A ile gösterilen doğru parçaları kalınlık sınırını vermektedir. A ve B
çizgileri arasında kalan bölge ideal kullanım alanını göstermektedir. B ve C çizgileri
arasındaki bölgede kalan granülometrideki malzemenin ince kalmasına rağmen
kullanılabilmesine izin verilir.
Genellikle doğada bulunan malzemeler bu granülometri değerlerine uymaz.
Ancak biri fazla kalın, diğeri fazla ince iki malzemeyi belirli oranlarda karıştırarak,
istenen sınırlarda kalan bir karışım elde edilebilir. Bazen istenen granülometride karışım
elde edebilmek için, dört-beş ayrı malzemenin belirli oranlarda karıştırılması
gerekebilir. Sorun bu agregaların hangi oranlarda karıştırılacağını bulabilmektir. Ancak
elek ve malzeme sayılarının değişebilmesi nedeniyle, istenen granülometride karışım
elde edilebilmesi için, karışım oranlan cebirsel denklemler kurularak çözülemez. Bu
oranlar deneme sınama yöntemiyle bulunabilir.
Şekil 3.3. Agrega maksimum tane büyüklüğü 31.5 mm olan beton için önerilen
referans granülometri eğrisi
İncelik modülü: Agregaların bileşimini gösteren diğer bir karakteristik de
"incelik modülü" dür. İncelik modülü, agreganın inceliği veya kabalığı hakkında genel
bir fikir vermesine rağmen, agreganın tane dağılımı hakkında bir bilgi vermemektedir.
Bir başka deyişle, farklı gradasyona sahip agregalar aynı incelik modülü değerine sahip
olabilir. Bu nedenle, bir agregadaki tane dağılımı en iyi granülometri eğrileri ile
belirlenir. Birbirini izleyen standart elek serisi üzerinde kalan malzeme yüzdelerinin
toplamının yüze bölümü o malzemenin incelik modülü diye adlandırılan karakteristiğini
oluşturur. Taneler inceleştikçe ve boyutları küçük olan tanelerin miktarı arttıkça bu
karakteristik küçük değerler almaktadır. Malzemede iri tanelerin miktarının artması ise,
incelik modülünün büyük değerler almasına neden olur. Karışım oranlarını deneme
yanılma yolu ile ararken incelik modülü değerlerinden yararlanılabilir. İncelik modülü
bazen betonun ıslatma suyunu hesaplamakta kullanılabilir.
9
Şekil 3.4. Agrega maksimum tane büyüklüğü 16 mm olan beton için önerilen
referans granülometri eğrisi
Şekil 3.5. Agrega maksimum tane büyüklüğü 8 mm olan beton için önerilen referans
granülometri eğrisi
10
Şekil 3.6. Agrega maksimum tane büyüklüğü 63 mm olan beton için önerilen
referans granülometri eğrisi
3. 5 Agregalarda Su Muhtevası ve Agreganın Su Emme Kapasitesi
Betonun mukavemetini etkileyen en önemli birleşim parametresi su/çimento
oranıdır. Yani 1 m3 betona konulan su ağırlığının, çimento ağırlığına oranıdır. Su
miktarını etkileyen ise betonun işlenebilir özelliğe sahip olması gerektiğidir. Bu
miktarın oluşmasında agreganın özelliği önemli rol oynar.
Agreganın çimento hamuruna yapışması, tane yüzeylerinin ıslanması, çok
ince bir su tabakası ile sarılması gerekir. Islatma suyunun bir bölümü beton
sertleştikten sonra buharlaşacak, yerini hava boşluğu alacaktır. Bu boşluk ise beton
dayanımının düşmesine, betonun geçirimli olmasına yol açacaktır. Şu halde agrega
ıslatma suyunun min düzeyde kalması idealdir.
Agrega ıslatma suyunu belirleyen agrega özellikleri ise, agregada mevcut su
muhtevası ve agreganın inceliğidir.
Agrega taneleri su muhtevası bakımından dört konumda olabilirler:
Tam kuru: Agrega boşluklarında ve yüzeyinde hiç su yoktur. Böyle
bir
duruma doğada ender rastlanılır, ancak laboratuvardaki agrega örneklerini etüvde
100-110 °C 'de tutarak elde edilir. Bu sebeple “fırın kurusu” da denir.
Hava kurusu durum: Agreganın su geçirgen boşluklarının içerisinde bir
miktar su vardır. Ancak boşluklar tamamen su ile dolu değildir ve tanelerin
yüzeyinde su yoktur. Yaz aylarında açıkta kalan agregalar çoğunlukla bu
konumdadır.
Yüzeyi kuru içi suya doygun: Su geçirgen boşlukları tamamen suyla dolu,
fakat tanelerin yüzeyinin kuru olduğu durumdur (doygun, yüzey kuru:DYK). Doğada
bu duruma ender olsa da rastlanır. Örneğin ıslak agregaların güneş altında kalıp,
kuruması durumunda üstteki agregalar bu durumda olabilir.
Suya doygun ve yüzeyi ıslak: Agreganın su geçirgen boşlukları tamamen
suyla doludur. Ayrıca tanelerin üzerinde bir miktar su filmi vardır. Kış aylarında
yağmur altında kalan agregalar bu durumdadır
11
Bunlar içinde en ideali orta konum olan yüzey kuru suya doygun (DYK)
konumudur. Bu durumda agrega çimento hamurunun suyunu emmez, ıslatma suyu
sadece yüzeyde ince su tabakası olmaya yeterlidir. Diğer iki konum denetim
imkanından yoksundur. Beton yapımında kullanılacak agrega yığını, genellikle,
“hava kurusu” veya “ıslak” durumda olmaktadır. “tam kuru” veya “doygun yüzey
kuru” duruma nadiren rastlanabilmektedir. Nemi %50 üzerindeki kapalı ortamlarda
saklanan agregaları DYK konumda sayabiliriz. Tüm agrega deneyleri DYK
konumundaki agregalarda yapılır. Beton yapımında kullanılacak olan agreganın
hangi nem durumunda, ve ne kadar su emme kapasitesine sahip olduğunu belirlemek
için, agrega yığınını temsil eden bir numune üzerinde şu işlemler yapılır: Önce
agrega numunesi tartılarak mevcut ağırlığı (Wm) bulunur. Daha sonra aynı agrega
numunesi tamamen kuru duruma getirilerek o durumdaki ağırlığı (Wk) bulunur. Daha
sonra da, aynı agrega numunesi “doygun, yüzey kuru” duruma getirilerek ağırlığı
(Wdyk) belirlenmektedir. Bir agrega numunesinin “tamamen kuru” duruma
getirilebilmesi için etüvde 100-110 oC sıcaklıkta değişmez ağırlığa gelinceye kadar
tutulması gerekmektedir. Numunenin fırında 1 gün bırakılması bu durumu
sağlayabilmektedir. Agrega numunesi DYK konuma standartlarda açıklanan
yöntemlerle getirilir.
Agreganın su emme kapasitesi: Tamamen kuru durumdaki agreganın
emebileceği maksimum su miktarıdır.
Su emme kapasitesi, %=
Wdyk  Wk
Wk
Agregadaki toplam mevcut su, %=
100
Wm  Wk
100
Wk
Agregadaki mevcut toplam su yüzdesi, su emme kapasitesinden daha düşük ise,
agrega hava kurusu durumundadır. Örneğin agregadaki mevcut nem miktarı %1, ve
su emme kapasitesi %4 ise, o agregadaki boşluklar suyla kısmen doludur. Doygun,
yüzey kuru duruma gelebilmek için, agreganın, %4-%1=%3 su emmesi
gerekmektedir.
Agregadaki mevcut toplam su yüzdesi, su emme kapasitesinden daha yüksek
ise, agrega ıslak durumdadır. Örneğin agregadaki mevcut nem miktarı %6, ve su
emme kapasitesi %4 ise, agrega tanelerinin yüzeyinde %6-%4=%2 kadar serbest su
(yüzey suyu) bulunmaktadır.
Hedeflenen işlenebilme özelliğine ve hedeflenen basınç dayanımına sahip
olabilecek bir beton üretiminde, önce eldeki malzemenin özellikleri göz önünde
tutularak beton karışımında yer alabilecek malzemelerin miktarlarını tayin için hesap
yapılmaktadır.
Beton karışım hesabında genellikle, agreganın nem durumu DYK gibi
varsayılarak, 1m3 betonda yer alması gereken, su çimento ve agrega miktarları
hesaplanmaktadır. Karışım hesaplarında DYK olarak varsayılan agreganın nemlilik
durumu, beton üretimindeki agreganın nemlilik durumu ile genellikle aynı değildir.
Betonun üretileceği gün, agrega hava kurusu durumunda veya ıslak durumda
olabilmektedir. Eğer agrega ıslak durumda ise, betonun içerisine, karışım
hesaplarında elde edilen su miktarından daha çok su katılmış olmaktadır. Su/çimento
oranı hesaplanan miktardan daha yüksek olacağından, betondan istenilen dayanım
elde edilememektedir. Diğer yandan, agrega tamamen kuru veya hava kurusu
durumunda ise, beton, karışımın içerisine katılan suyun bir miktarını emebilmektedir.
12
Bu durumda, istenilen işlenebilmenin ve dayanımın elde edilebilmesi
güçleşmektedir.
Agregadaki mevcut suyun yüzdesi ve su emme kapasitesi, agreganın DYK
durumda olduğu kabulüyle yapılan karışım hesabında elde edilen su ve agrega
miktarlarının düzeltilmesi amacıyla kullanılmaktadır. Agrega ıslak durumda ise,
serbest su miktarı hesaplanmakta ve karışıma girecek su miktarı o kadar
azaltılmaktadır. Agrega kuru durumda ise, ne kadar su emebileceği hesaplanmakta ve
karışıma girecek su miktarı o kadar arttırılmaktadır. Böylece beton karışımı için
yapılan hesaplardaki su/çimento oranından sapma olmamaktadır.
Su muhtevasının, özellikle kumlarda ortaya çıkardığı bir teknik ve ekonomik
problem vardır. Su muhtevasının fonksiyonu olarak kumların görünen hacimleri
değişir. Yani birim hacim ağırlıkları değişir. Yaklaşık %4 su muhtevasında taneler
birbirlerini iterek daha geniş bir hacim kaplarlar. Hacimdeki bu artış %30-35
mertebesindedir. Kum kamyon hesabı, görünen hacim cinsinden satın alınır. Eğer
alınan kum kabarmış durumda ise %30 boşuna para ödenmiş demektir.
3. 6 Agrega Tanelerinin Şekil ve Biçimleri
Agrega tanelerinin şekil ve biçimleri, taze betonun işlenebilme özelliği ve buna
bağlı olarak su ihtiyacı üzerinde etkilidir. En uygun biçimli agrega küre veya küp şekline
yaklaşanlardır. Uzun silindir ve yassı disk şeklindeki tanelere kusurlu taneler denir.
Genel olarak en büyük boyutunun en küçük boyutuna oranı 3'ten büyük olan taneler
kusurlu olarak kabul edilir. Bu tip agregalar kompasiteyi düşürür, betonun işlenebilme
özelliğini azaltır. Ayrıca kusurlu agregalar genellikle kolay kırılır.
Resim 3.2.Agrega Tane Biçimleri
Agrega şeklinin belirlenmesine yönelik “İnce agregalarda akış katsayısı
belirlenmesi" standart deney yöntemi geliştirilmiştir. Yöntem, ince agregaların hacmi
belli bir huniden belirli bir yükseklikten akma hızının, tanelerin şekil ve yüzey
pürüzlülüğü ile ilgili olduğu esasına dayanmaktadır. Bu yöntem TS EN 933-6/AC
adıyla Türk standardı olarak kabul edilmiştir.
TS 706 EN 12620+A1 "Beton agregaları" standardında, kusurlu malzeme
yüzdesinin alabileceği en büyük değer ile ilgili bir bilgi bulunmamaktadır. Agrega
geometrik özelliklerinden yassılık indeksi tayini TS 9582 933-3'e göre, şekil
13
indeksi ise TS 3814 EN 933-4'e göre belirlenmektedir. ASTM, beton agregalarında
kusurlu malzeme oranının %30'dan fazla olmaması gerektiğini belirtmektedir. Son
yıllarda bazı araştırmacılar, beton karışımlarında kullanılacak agregalarda kusurlu
agrega miktarının toplam agreganın %10-15'inden fazla olmamasını önermektedir.
Yüksek performanslı betonlarda ise kusurlu tanelerin hiç bulunmaması arzu edilir.
Tane şeklini sayısallaştıran bir büyüklük "hacimsel katsayıdır". Agrega
örneğinden 100 kadar tane alınır, bunların en büyük çapları ölçülür. Bu çaplara
sahip hayali kürelerin hacimleri hesaplanır ve toplanır. Agrega örneklerinin gerçek
toplam hacimleri su içinde tartılarak saptanır. Gerçek hacmin hayali hacme oranına
hacimsel katsayı denir. Tüm taneler bilya şeklinde olsaydı bu katsayı 1 olurdu.
Günümüzde dijital görüntüleme tekniklerindeki gelişmeler, agrega şekil
özelliklerinin belirlenmesine imkan tanıyan 2 ve 3 boyutlu görüntü analiz yöntemlerinin
geliştirilmesini gündeme getirmiştir. Bu sayede agregaların köşelilik, yuvarlaklık, yassıuzun tane, konkavlık vb. gibi geometrik özellikleri sayısal olarak ifade edilebilir.
Ancak, henüz standart bir yöntem tanımlanamamıştır. En iyisi söz konusu agregalar ile
beton dökülüp, bu beton örnekler üzerinde eğilme deneyi yapılırsa, eğilme
dayanımları fazla olan betonların üretiminde kullanılan agrega tanelerinin şekil ve
pürüzlülük bakımından daha iyi bir durumda olduğu sonucuna varılabilir.
Kırmataş gibi köşeli agregalar ile üretilen betonların işlenebilirlikleri, dere
malzemesi gibi yuvarlak çakıllarla üretilen betonlara kıyasla daha düşüktür. Bu
nedenle köşeli agregalarla üretilen betonlar, gerekli işlenebilirliği sağlamak için daha
fazla su ihtiyacı gösterirler. İşlenebilmeyi arttırmak için köşeli agregalarla yapılan
betonlarda daha fazla ince agrega ve akışkanlaştırıcı katkı kullanmak gerekir. Ayrıca
kırmataşlarda bulunan köşeler, bunlar arasında önemli boşlukların kalmasına sebep
olur. Çakıl taneleri yuvarlak olduğu için daha az boşluk bırakarak belirli bir hacmi
doldurabilir. Bu durumda tane boyutları aynı olan çakıl ve kırmataş numunelerinden
çakıl daha büyük bir kompasiteye sahip olur. Çakıl-kırmataş karışımlarında kırmataş
arttıkça kompasite azalır ve beton mukavemetinin düşmesi beklenir. Fakat kırmataş
tanelerinin yüzeyleri pürüzlü olduğundan, tanelerle çimento hamuru arasında
kuvvetli bir aderans meydana geldiğinden, kırmataş ile üretilen betonların
mukavemetinde bir azalma değil, birçok hallerde bir artış kaydedilebilir.
Agregaların şekil ve yüzey pürüzlülüğünün sertleşmiş betonun davranışında
önemli etkileri vardır. Beton üretiminde kullanılan agregalar ile çimento hamuru arasında
büyük bir bağ kuvvetinin (aderans dayanımı) varlığı, beton dayanımının yüksek
olmasını sağlar. Agrega tanesi ile çimento hamuru arasındaki aderansı olumlu yönde
etkileyen faktörlerden biri agrega tanelerinin şekli ve yüzey pürüzlülüğüdür. Köşeli ve
pürüzlü agregalarda, çimento hamuru ile agrega taneleri arasında geniş bir temas yüzeyi
vardır. Bu nedenle çimento hamuru ile agrega arasındaki mekanik bağ, köşeli ve
pürüzlü agregalar ile üretilen betonlarda daha fazladır. Agregaların pürüzlülük
derecesini ölçmek için kesin sonuç veren ve uygulanması kolay bir metot
geliştirilmemiştir. Bu konuda karar verebilmek için aynı şartlar altında farklı
agregalar kullanılarak beton numuneler üretilmeli ve bunlar eğilme deneyine tabi
tutulmalıdır. Aderanstaki
düşüklük betonun özellikle çekme ve eğilme
mukavemetini azaltır.
14
Resim 3.3. Agrega yüzey durumu
3.7 Agregaların Fiziksel Özellikleri
1)Birim ağırlık: Agreganın birim ağırlığı, belirli hacimdeki bir kabı dolduran
agrega tanelerinin toplam ağırlığının, kabın hacmine bölünmesiyle bulunur. Birim
ağırlık değerine agreganın granülometrisi, yerleştirme şekli, agreganın şekli, kusurlu
malzeme yüzdesi, agreganın özgül ağırlığı, agreganın ihtiva ettiği su etki eder.
Agregaların birim ağırlığı “sıkışık birim ağırlık” ve gevşek birim ağırlık”
olarak tayin edilir. Sıkışık birim ağırlık tayininde, agregalar silindir şeklindeki kap
içerisine, her seferinde kabın yüksekliğinin 1/3’nü dolduracak şekilde, üç aşamada
doldurulur ve her aşamada demir bir çubukla 25’er defa şişlenerek sıkıştırılır. Gevşek
birim ağırlık tayini için, agrega, kap içerisine bir kürekle doldurulur, herhangi bir
sıkıştırma uygulanmaz. Birim ağırlık değerinin hangi şartlarda elde edildiğinin
mutlaka belirtilmesi gerekir. Yuvarlak ve nispeten küresel agregalarda yerleşme
daha iyi olduğundan birim ağırlık yüksek olur. Kırmataş agregalarda ise bu değer
daha düşüktür. Birim ağırlık değerinin yüksek olması, agrega tanelerinin arasındaki
boşluğun az olduğunu göstermektedir.
2)Özgül ağırlık: Özgül ağırlık, agrega tanelerinin toplam ağırlığının, agrega
tanelerinin toplam hacmine oranıdır. Hacim, tek tek agrega tanelerinin hacimlerinin
oluşturduğu toplam hacim olarak düşünülmektedir. Yani agrega yığınındaki
tanelerin arasındaki boşluklar, hesapta kullanılacak hacime dahil edilmemektedir.
Özgül ağırlık değerine agregaların jeolojik yapısı etki eder. Bu değer 2,40-2,80
kg/dm3 arasında değişir. Özel hafif ve ağır agregalarda bu sınırların dışına çıkılır.
Özgül ağırlık hesabı için dolu hacim gereklidir. Yüzey kuru doygun duruma getirilmiş
agrega havada ve su içinde tartılarak farkı alınır. Bu fark dolu kısmın hamini verir.
Agreganın özgül ağırlık değeri, betonda yer alacak malzeme miktarlarının
hesaplanmasında kullanılır. Beton karışımları hesaplanırken, hesaplar dolu
hacimlerle yapılır. Ancak sonuçların pratikte ölçülebilen büyüklüklere
dönüştürülmesi şarttır. Bu büyüklük ise günümüzde ağırlıklardır. Teorik karışım
oranları dolu hacim olarak bulunur. Dolu hacimler özgül ağırlıklarla çarpılarak
ağırlıklar bulunur. (Daha önce bu ağırlıklar birim ağırlıklara bölünerek görünen
hacimler bulunuyordu).
15
3.8 Agregaların Mekanik Özellikleri
Betonda kullanılan agreganın kolayca kırılmayan, çabuk aşınmayan, sağlam
ve sert olması gerekir.
Agreganın mekanik özellikleri olarak betona etki yapan başlıca
özellikler,agreganın basınç dayanımı, agreganın aşınmaya dayanıklılığıdır.
Agreganın elastisite modülü ve poisson oranı da mekanik özellikler arasında
anılmaktadır.
Agreganın mekanik özelliklerinin belirlenmesi, her zaman ve her türdeki
beton için gerekli olmayabilir. Ancak özel amaçlarla kullanılması gereken beton
yapımında veya betonun aşınmaya maruz kalacağı yerlerde kullanılacak agreganın
mekanik özellikleri önem kazanmaktadır.
1) Basınç Dayanımı: Agregaların basınç dayanımı, agrega tanelerinin
kaynağını oluşturan kaya parçalarının basınç dayanımına bağlıdır. Betonda
kullanılan agreganın basınç dayanımına dair ortalama bir değer belirtmek gerekirse,
bu değerin1500-2000 kgf/cm2 olduğu söylenebilir. Bazı kayaların basınç
dayanımlarına ait ortalama değerler şu şekildedir: Granit 2000 kgf/cm2 , kalker 1600
kgf/cm2 , çakmaktaşı 2100 kgf/cm2 , kuvars 3300 kgf/cm2 , kumtaşı 1300 kgf/cm2 .
Nehir yataklarından elde edilmiş olan agregalar, genellikle yüksek dayanımlı
ve sert agregalardır.
2) Aşınmaya Dayanıklılığı: Beton yüzeyinin aşınmaya maruz kalacağı
durumlarda kullanılacak betonların, aşınmaya dayanıklı agregalarla yapılmış olması
gerekir.
Aşınma deneylerinden en çok Los Angeles deneyi kullanılır. Çelikten
yapılmış silindirik bir tamburun içerisine, deney yapılmak istenen iri agrega çelik
bilyalar ile birlikte yerleştirilip, tamburun kapağı kapatıldıktan sonra, tambur önce
100 kez, sonra ek olarak 400 kez (toplam 500 kez) döndürülür. Silindirik tamburun
içerisinde, sağa-sola ve çelik bilyalara çarparak bir miktar ufalanma gösteren agrega
numunesi dışarı çıkartılarak 1.4 mm göz açıklıklı elekten elenir. Elekten geçen
miktar tartılarak, agrega numunesinin ilk ağırlığının ne kadarını oluşturduğu %
olarak hesaplanır. Bilyalı tamburun 100 ve 500 devir döndürülmesi sonucunda ortaya
çıkacak aşınma miktarı, sırasıyla %10 veya %50’den fazla olmamalıdır. Aşınmaya
dayanıklılık sadece iri agregalar için araştırılır.
Resim 3.4. Los Angeles Aşınma Deney Aleti
3) Agreganın Elastisite Modülü ve Poisson Oranı: Agreganın elastisite
modülü ve poisson oranı değerleri, betonun deformasyon özelliklerini etkilemektedir.
Volkanik kaya kökenli agregaların elastisite modülü, 500000-1000000
kgf/cm2 arasındadır. Sedimanter (tortul) kaya kökenli agregaların elastisite modülü,
250000-700000 kgf/cm2 arasındadır.
Hafif agregaların elastisite modülü, 140000-350000 kgf/cm2 arasındadır.
16
Normal
değişmektedir.
ağırlıklı
agregalarda,
poisson
oranı,
0.15-0.35
arasında
3.9 Agregalarda Zararlı Maddeler ve Taneler
Agrega tanelerinin yüzeyinde veya aralarında çoğu zaman bazı yabancı
maddeler yer alabilmektedir. Bu maddelerin miktarı yüksek olduğu takdirde, beton
özellikleri olumsuz olarak etkilenmektedir. Agregadaki zararlı maddeleri aşağıdaki
gibi gruplandırmak mümkündür.
1) Çürümüş bitkiler, humuslu topraklar, şeker gibi, agrega yığınının içerisine
karışmış olan organik maddeler.
2) Kil, silt, taşunu gibi agrega yığınının içerisine karışmış veya tanelerin
yüzeyine yapışık olan ince maddeler.
3) Kömür, linyit, odun parçaları, deniz hayvanı kabukları gibi yumuşak ve
hafif maddeler
4) Agrega tanelerinin bir parçasıymış gibi tanelere yapışık durumda olan
veya agrega yığınının içerisinde agrega tanesi gibi yer alan kil topakları ve kolayca
kırılabilecek maddeler.
Organik Maddeler: Agrega yığını içerisinde çok küçük parçacıklar halinde
dağılmış olan çürümüş bitki köklerindeki, humuslu topraklardaki ve diğer organik
maddelerdeki asit ve türevleri, beton yapımında, çimentonun prizini
yavaşlatmaktadır. Organik maddelerin miktarı çok fazla olduğunda, priz meydana
gelmeyebilmektedir. O nedenle, organik maddeler betonun özellikle ilk günlerdeki
dayanımı başta olmak üzere, beton dayanımını ve dayanıklılığını olumsuz
etkilemektedir.
Organik maddeler, çoğu zaman, ince agreganın içerisinde yer almaktadır. İri
agreganın arasında bulunan organik maddeler, agreganın yıkanması işleminde
kolayca temizlenmiş olmaktadır. Agreganın içerisinde betona zarar verebilecek kadar
organik madde bulunup bulunmadığı standartlarda belirtilen yöntemle
araştırılmaktadır (Resim 3.5). TS EN 1744-1 standardına göre, %3'lük NaOH çözeltisi
(30 g NaOH'un gereği kadar suda çözünmesiyle oluşturulan 1 litrelik çözelti) bir cam
eprüvetin 80 mm taksimatına kadar doldurulur, üzerine deney numunesi ince agrega 120
mm taksimatına kadar doldurulur ve içindekiler dökülmeyecek şekilde çalkalanır.
Bundan sonra 24 saat hareket ettirilmeden beklenir. Çözeltide hiç ya da çok hafif
renklenme varsa, agrega kayda değer miktarda organik madde ihtiva etmiyordur.
17
Resim 3.5. Agregada organik madde tayini deneyi
İnce Maddeler (Yıkanabilir Maddeler): Agrega tanelerinin yüzeyinde gevşek bir
tabaka gibi yer alan kil, ve agrega içerisindeki kil, silt, taşunu gibi maddeler ince maddelerdir.
Türk standartlarına göre, tane büyüklüğü 0.063 mm’den az olan maddeler, ince madde olarak
tanımlanmaktadır. Bu tür maddeler Türk standartlarında yıkanabilir maddeler olarak da
anılmaktadır.
Agreganın içerisinde bulunan kil, silt gibi ince maddelerin miktarının çok fazla olması
istenmemektedir. Çok miktarda ince madde içeren agregalarla yapılan betonlarda aşağıdaki
olumsuzluklar ortaya çıkmaktadır:
1) Beton içerisinde ince madde oranının yüksek olması, belirli (sabit) kıvamdaki bir beton
yapımı için gereken su miktarını arttırmaktadır. Betonda kullanılan su miktarı yüksek
olduğu takdirde, betonun büzülmesi artmakta, beton daha gözenekli duruma gelmekte,
beton dayanımı ve dayanıklılığı düşük olmaktadır. Eğer hem çok fazla ince madde içeren
agrega kullanılır ve hem de su miktarında arttırma yapılmaz ise (yani, su miktarı sabit
tutulacak olursa), taze betonun işlenebilmesi azalmaktadır.
2) Agrega tanelerinin yüzeyini bir örtü gibi kaplamış olan ince maddeler, agrega taneleri ile
çimento hamuru arasındaki aderansı azaltmaktadır. Bu durum, beton dayanımının ve
dayanıklılığın daha az olmasına yol açmaktadır.
3) Belirli miktarda sürüklenmiş hava içerecek bir beton elde edebilmek için kullanılacak
hava sürükleyici katkı maddesi miktarı, ince madde oranı yüksek olan agregalarla yapılan
betonlar için daha çok olmaktadır.
Agregalarda ince tane yüzdesini belirlemek amacıyla değişik deney yöntemleri
bulunmaktadır. TS EN 933-8 ince tanelerin tayini için kum eşdeğeri deneyini tanımlamaktadır
.
TS EN 933-9'da ise ince tanelerin zararlılık durumunun tayini için metilen mavisi deneyi
tanımlanmıştır. Belirli miktarda etüv kurusu durumda 0-2 mm tane boyutları arasındaki ince
agrega numunesi, belli miktardaki damıtık su ile bir kap içerisinde bir karıştırıcı ile belli hızda
karıştırılır. Metilen mavisi çözeltisinden alman bir miktar çözelti, agrega-su karışımına arka
arkaya ilave edilir. Boya çözeltisinin deney numunesi tarafından adsorpsiyonu, çözeltinin her
ilavesinden sonra süzgeç kağıdında bir leke deneyi yapılarak serbest boyanın varlığının
belirlenmesiyle kontrol edilir. Leke deneyi, her boya ilavesinden sonra, cam çubuk ile
süspansiyondan bir damla alınması ve damlanın süzgeç kağıdı üzerine bırakılmasından
18
ibarettir. Meydana gelen leke, renksiz ıslak bir bölge ile çevrelenen ve genellikle homojen mavi
renkli bir merkezi malzeme birikintisinden oluşur. Alınan damlanın miktarı, birikinti çapı 8 mm
ila 12 mm arasında kalacak şekilde olmalıdır. Islak bölgede, yaklaşık 1 mm'lik açık mavi bir halka
ihtiva eden bir halenin, merkezi birikinti etrafında meydana gelmesi durumunda, standartta
verilen bağıntı metilen mavisi değeri (MB) hesaplanır.
Ayrıca, ince agrega içinde bulunabilecek silt ve kil miktaeı malzemeyi özel şekilde su
altında 63 mikron kare gözlü elekten eleyerek de belirlenebilir.
Hafif Maddeler: Agrega yığını içerisine karışmış durumda yer alan kömür, linyit,
odun parçacıkları, deniz hayvanı kabukları gibi, özgül ağırlıkları 2.0’dan daha az olan
maddeler hafif maddeler olarak adlandırılmaktadır.
Agregadaki hafif maddelerin miktarı çok olduğu takdirde, bu maddeler mekanik
dayanım yönünden yetersiz oldukları için, bu tür agregalarla yapılan betonların dayanımı ve
dayanıklılığı daha az olmaktadır. Ayrıca hafif maddeler, beton yüzeyinde lokal olarak renk
değişikliklerine yol açmaktadır.
TS 3528'de beton agregalarında hafif madde oranı tayini deney yöntemi
tanımlanmaktadır . Agregada hafif maddelerin varlığının saptanmasında, genel olarak
kullanılan yöntemin esası, agregayı yoğunluğu 2 civarında olan özel bir eriyik içerisine
koymaktan ibarettir. Sağlam olmayan elemanların hakiki yoğunluğu 2'nin altında
olduğundan bu elemanlar özel eriyiğin üstünde yüzerler. Bunların miktarı kurutulduktan sonra
sonra tartılarak saptanır. Yoğunluğu 2 civarında olan eriyik, asetilen tetrabromit, bromoform,
karbon-tetraklorür ile elde edilebilir. Ancak, bu sıvıyı hazırlamak için kullanılan malzeme
pahalıdır. Bu nedenle ancak özel durumlarda bu deney yapılır
Kil Topakları: Agrega taneleri üzerine sıkıca yapışmış olan ve beton karılma
işleminde agrega tanelerinden ayrılmayan (agrega tanesinin parçasıymış gibi yer alan) kil
parçacıkları, “kil topakları” olarak anılmaktadır. Kil topakları, bazen, birbirine sıkıca yapışmış
durumda ve adeta bir agrega tanesi gibi de agrega içerisinde yer almaktadır.
Fazla miktarda kil topakları içeren agregalarla yapılan betonların karma suyu ihtiyacı
artmaktadır. Taze betonun işlenebilmesi, sertleşmiş betonun dayanımı ve dayanıklılığı
azalmaktadır. Ayrıca, agregada fazla miktarda kil topaklarının ve kırılabilir maddelerin yer
alması durumunda, beton yüzeyinde çukurlar oluşmakta, betonun görünümü bozulmaktadır.
Türk standartlarında, agregadaki kil topaklarının tayini hakkında bir yöntem
belirtmemektedir.
3.10 Reaktif Agregaların Neden Olduğu Kimyasal Olaylar (Alkali- agrega reaksiyonu)
Agregaların içinde bulunan aktif silisin, çimento içinde yer almış olan alkali
maddeleri, yani Na2O, K2O ile reaksiyon yapması ve bunun sonunda sonsuz genişleme
kabiliyetine sahip bir jelin (saydam tabakanın) meydana gelmesidir. Bu jelin su emdikçe
hacminin artması sebebiyle olay daha da zararlı hale gelebilir. Yavaş olarak gelişen bu olayın
etkileri sonucu yapımından 1-2 sene sonra beton kütlesinde önemli çatlaklar meydana
gelmekte ve mukavemet belirgin olarak azalmaktadır.
Alkali agrega reaksiyonunun zararlı etkisi çimento içindeki Na2O+ K2O toplamının
%0,6’dan büyük olması halinde ortaya çıkmaktadır. Ayrıca agregalarda belirli miktarda silis
bulunması gerekir. Bu iki şartın bulunması bu reaksiyonun meydana gelmesini gerektirmez.
Olayın meydana gelmesinde ve birtakım zararlara sebep olmasında agrega tanelerinin
boyutları, agreganın porozitesi vb. faktörlerin etkisi vardır. Opal, riyolit, riyolit tüfleri, dazit,
dazit tüfleri, andezit, andezit tüfleri, fillatlar bu reaksiyonu yapmaya elverişlidir. Bu
19
reaksiyondan etkilenen agregaların kullanılması isteniyorsa karışıma puzolan ilave edilir. Bu
Na ve K’yı tesbit etmektedir.
Alkali agrega reaksiyonu yönünden muayene edilecek olan agrega belirli bir
granülometri bileşiminde hazırlanır. Agrega/çimento oranı 2,25 ve çimentoda Na2O+
K2O%8 alınarak (su/çimento0,5) harç yapılır. 6 ay sonra uzunluktaki artış %0,05’den
büyük, 1 sene sonra uzunluktaki artış %0,1 ‘den büyük ise zararlıdır.
Resim 3.6. Alkali agrega reaksiyonu sonucu oluşan çatlaklar