Beton Nedir? Betonun Özellikleri Nelerdir?

Beton; Fransızca le béton kelimesinden Türkçe’ ye geçmiştir. Çakıl, kum, kırma taş, mıcır gibi ince ve kaba agrega ile çimento, katkı maddeleri, su ve bağlayıcı olarak çimentonun homojen olarak karıştırılmasından oluşur. Önemli bir yapı malzemesi olan beton ilk üretildiği zaman plastik kıvamdadır. Kısa bir süre içerisinde sertleşmeye ve dayanımı artmaya başlar. Diğer yapı malzemelerine göre avantajlı yönleri arasında başlangıçta plastik kıvamda olması, kalıplarda istenilen şeklin verilebilir olması vardır. Günümüzde inşaat sektöründe baraj, kanal, köprü, bina ve yollarda taşıyıcı ve dekoratif bir malzeme olarak sıklıkla kullanılır.

Tarihçesi

M.Ö. 3000 yıllarından itibaren günümüze kadar insanoğlu yapılarda agrega ve bağlayıcı maddeleri kullanmıştır. Portland çimentosu keşfedilmeden önce ilk zamanlarda kireç taşı  kullanılıyordu. Kireç taşı (CaCO3) ısıtılarak karbondioksit gazı (CO2) çıkarılıyor ve  bağlayıcı madde olarak kireç elde ediliyordu.  Kireç agrega ile karıştırılarak harç yapılıyordu.

Romalılar kireç hamuru içerisine volkanik küller karıştırarak su ile sertleşen hidrolik özellik içeren malzeme elde ediyordu.

John Smeathon kireç ve bazı puzolanlar ile ilgili yaptığı çalışma neticesinde iyi bir bağlayıcı elde etse de pek duyulmamıştır.

Joseph Parker 1796 yılında Parker’ın Çimentosu adını verdiği doğal çimentoyu üretmeyi başarmıştır.

Joseph Asdin ise 1824 tarihinde modern Portland Çimentosunu üretmeyi başararak patent almıştır. Portland Adası’ndaki yapı taşlarına benzerliğinden dolayı Portland çimentosu ismini vermiştir.

Günümüzde yıllık dünyada kişi başı 1 tona yakın beton kullanılmaktadır.

Bileşimi

Çimento

Bileşiminde bağlayıcı madde olarak çimento en önemli maddelerden birisidir. Su ile reaksiyona girerek agrega tanelerini birbirine bağlar. Çimentoyu meydana getiren ana maddeler kil ve kalkerdir. Kil ve kalker doğada bulunan kayaçlardan elde edilir. Ayrıca çimento içerisinde bir miktar kalsiyum, demir, alüminyum ve silisyum oksit bulunabilir.

Kullanım amacına göre farklı çimento türleri üretilmektedir.

• Portland,
• Yüksek fırın cüruflu,
• Beyaz Portland,
• Harç çimentosu,
• Traslı,
• Uçucu küllü,
• Süper sülfat çimentosu
• Erken dayanımı yüksek çimento
• Katkılı çimento gibi türlerde imal edilebilir.

Agrega

Tane boyutuna bağlı olarak iri ve ince olarak adlandırılan agrega betonun %75’ini oluşturan bir yapı malzemesidir. Agrega doğada doğal olarak bulunabilir veya taş ocaklarında istenilen boyutlarda kırılarak elde edilebilir. Kullanılacak agreganın temiz olması, zararlı maddeler içermemesi, yassı ve uzun formda olmaması, aşınmalara ve basınca dayanıklı olması, yüzeyinin pürüzlü olması istenir.

Karışım Suyu

Diğer bir önemli bileşen karışımda kullanılan sudur. Kullanılacak karışım suyunun zararlı maddeler içermemesi, içme suyu kullanılması yeterlidir.

Katkı Maddeleri

Bunların haricinde karışımda betonun özelliklerini iyileştirmek için katkı maddeleri kullanılmaktadır.

Hazır Beton Nedir?

Agrega, kum, çimento ve katkı maddelerinin bilgisayar kontrolü ile istenilen özelliği sağlayacak oranlarda bir araya getirildiği, santrallerde veya transmikserlerde homojen bir şekilde karıştırıldığı ve döküm alanına taze beton olarak teslim edildiği malzemeye Hazır Beton adı verilmektedir. Elle veya betoniyer ile karıştırılarak imal edilen betonda istenilen şartları ve kaliteyi sağlamak zordur. Bunun önüne geçebilmek için bilgisayar kontrollü modern tesislerde üretim yapılır. TS EN 206‘da istenilen standartlar sağlanabilir.

Üretim şekline göre kuru sistem ve yaş sistem olarak iki kısma ayrılır. Kuru sistemde karışım suyu ve kimyasal katkı teslim yerinde belli bir ölçüye göre karıştırılıp ilave edilir. Yani santralde hazırlanan karışım kuru bir haldedir. Şantiye alanında ilave edilecek katkı ve su miktarının formülde belirtilen oranlarda olmasına dikkat edilmelidir. Yaş sistemde ise tüm malzeme santrallerde belirli bir formüle ve orana göre karıştırılır. Su ve katkı maddeleri de santralde ilave edilir. Şantiye alanına teslim edilene kadar transmikserde karıştırılır ve özelliği korunur.

Beton Çeşitleri

Kullanım amacına, yerine ve getirdiği avantajlara göre farklı beton çeşitleri şunlardır;

• Kendiliğinden Yerleşen Hafif Bet.
• Kendiliğinden Yerleşen Lifli Bet.
• Kendiliğinden Yerleşen Bet.
• Yüksek Performanslı Bet.
• Silindirle Sıkıştırılan Bet.
• Reaktif Pudra Bet.
• Püskürtme Bet.
• Öngerilmeli Bet.
• Sualtı Bet.
• Renkli Bet.
• Hafif ve
• Lifli Beton olarak sıralanabilir.

Betonun Avantajları

Diğer yapı malzemelerine göre tercih edilme sebepleri şunlardır;

• Sertleşmiş betonun yüksek mukavemet gösteren yapıda olması,
• Yangına karşı dayanıklılık göstermesi,
• Kalıplarda istenilen şekli alması, istenilen biçim, mimari ve boyutta üretim yapılabilmesi,
• Diğer yapı malzemelerinden ekonomik olması,
• Çelik donatı ile iyi bir aderans göstermesi,
• Pompa vasıtası ile uzak mesafelere dahi yerleşiminin kolay olması,
• Durabilitesinin yüksek olması ve fazla bakım gerektirmemesi sayılabilir.

Dezavantajları

Dezavantajları ise şunlardır;

• Basınç dayanımının yüksek olmasına karşı çekme dayanımı düşük bir malzemedir. Çelik ile birlikte kullanılarak çekme dayanımı dezavantajı telafi edilir.
• Sertleşmiş beton gevrek bir yapıya sahiptir.
• Sabit yükler betonda zamanla kalıcı deformasyonların oluşmasına neden olabilir.
• Geçirimsizlik olarak mükemmel bir malzeme değildir. Tamamen geçirimsiz hale getirebilmek için ek tedbir ve uygulamalar yapılması gerekir.
• Farklı çevre etkilerinde hacminde bir miktar değişme görülebilir.
• Çelik ile kıyaslandığında malzemenin dayanımının ağırlığa oranı daha azdır.

Basınç Dayanımı

Basınç dayanımını etkileyen pek çok faktör vardır. Bu faktörlerin neler olduğunu açıklayalım.

Çimento Hamurunun Kalitesi ve Su/Çimento Oranı

İstenilen basınç dayanımını elde etmek için su/çimento oranına ve çimento hamurunun kalitesine dikkat edilmelidir. Su/çimento oranının sabit olduğu ve en fazla agreganın kullanılabildiği optimum karışım belirlenmelidir. Katkı maddeleri sayesinde daha fazla agrega kullanılmasına rağmen akışkanlık artırılabilir.

Agregaların Şekli, Granülometrisi ve Dayanıklı Olması

Yüksek kalitede beton elde etmek için agreganın şekli, sıkışabilir olması, yüzeyinin pürüzlü olması, dayanıklı olması, aşınmalara karşı mukavemet göstermesi  gereklidir.

Şekil olarak küp ya da küre biçimindeki agregalar yassı ve uzun agregalara göre betonun daha dayanıklı olmasını sağlar. Bundan dolayı kullanılacak olan agreganın küp veya küre şeklinde seçilmesi gereklidir.

Agrega aşınmalara karşı direnç göstermeli, çimentonun dayanımından daha fazla olmalı, kaliteli ve sağlam malzemelerden seçilmelidir.

Agreganın yüzeyinin pürüzlü olması dayanımın artması için olumlu bir özelliktir.

Agrega karışımında farklı boyutta malzemeler kullanılmalıdır. Bu sayede boşluk oranı daha az, daha fazla sıkıştırılabilir ve yoğun bir malzeme elde edilir.

Çimento Hamurunun İstenilen Kalitede Olması

Çimento hamurunda  kullanılan çimento istenilen niteliklerde olmalıdır. Çimento ve çimento konsantrasyonu dayanımda önemli bir etkendir.

Kürlenme ve Bakım Yapılması

Beton üretimi ve yerine yerleştirilmesinden sonra kür yapılması dayanımı artırmak için gereklidir. Kürleme işleminin istenildiği gibi yapılamaması rötre çatlağına neden olabilir. Bu yüzden özellikle taze dökülen betonun prizini almaya başlamasından itibaren kürleme yapılması lazımdır.

Beton Sınıfları ve Basınç Dayanımları

TS500 3.3.1‘de beton sınıfları ve basınç dayanımları verilmektedir. Dayanımın belirlenmesinde 150 mm çapında ve 300 mm yüksekliğinde deney silindiri kullanılır. TS 3068’de belirtilen şartlara göre 28 gün sonra silindir numuneler teste tabi tutulur. Aşağıdaki tabloda beton dayanım ve sınıfları verilmektedir.

Sıcak Havada Beton Dökümü

Sıcak havalarda yapılacak dökümlerde alınacak tedbirler aşağıda sıralanmıştır.

• Çok sıcak havalarda akşam ya da gece döküm yapılabilir.
• Kalıp ve donatı döküm öncesi ıslatılarak ısısı düşürülür.
• Mikserde, döküm anında ve bakım süresi boyunca sıcaklıklar sürekli kayıt altında tutulmalıdır.
• Betonun ısısının 35 °C’den fazla olmamasına dikkat edilmelidir.
• Üretim aşamasından itibaren kısa bir sürede tüketilmeli, transmikserde çok fazla bekletilmemelidir.
• Rötre çatlaklarını önlemek amacıyla yapılan dökümün yüzeyi hasır, keçe benzeri tekstil ürünü ile örtülmeli ve belli aralıklarla ıslatılmalıdır.
• Döküm esnasında gün ışığının direk olarak gelmesinden kaçınılmalıdır.
• Yerine yerleştirilen beton hiçbir zaman 65 °C’ den fazla olmamalıdır. Beton içerisindeki ısı farklılığı 25°C’ yi geçmemelidir.
• Üretim ve tüketim arasındaki süreç iyi planlanmalıdır. Mesela döküm programı trafin yoğun olmadığı zamanlarda gerçekleştirilebilir. Dökümün zor olduğu alanlarda çok fazla vakit kaybı olacağı için transmiksere daha az malzeme yüklenebilir. Priz geciktirici katkı maddesi kullanılabilir. Santralde transmiksere su tutularak mikser kazanının ısısı düşürülebilir.
• Beyaz renk daha fazla ışığı yansıttığı için transmikser kazanı beyaz olabilir.
• Üretimde kullanılan suyun ısısı kontrol edilmelidir.
• Çimento dozajına ve hidratasyon ısısına dikkat edilmelidir.
• Karışımda kullanılan agreganın direk gün ışığına maruz bırakılarak ısısının yükselmesine mani olunmalı. Karışımdan hemen önce ıslatılarak sıcaklığı azaltılmalıdır.
• Aşırı yüksek sıcaklıklarda karışımda su yerine agrega büyüklüğünde buz kullanılabilir. Buzun tamamen eriyene kadar karıştırılmasına dikkat edilmelidir.

Soğuk Havada Döküm Yapılması

• Hava sıcaklığının çok düşük ve don tehlikesinin olduğu zamanlarda döküm yapmaktan kaçınılmalıdır.
• Soğuk havalarda döküm öncesi kalıpların yüzeyinde buzlanma olmamalıdır.
• Döküm yapılmasından sonra ısının muhafazasına çalışılmalıdır. Bunun için gerekli yalıtım önlemleri alınmalıdır.
• Döşemelerin alt kısımlarında ısıtma yapılarak priz süresinin uzamaması sağlanabilir.
• Yeterli dayanıma daha geç ulaşılacağı için soğuk havalarda kalıp daha geç alınmalıdır.
• Hidratasyon ısısı yüksek olan çimento tercih edilebilir ve çimento dozajı artırılabilir.
• Antifriz katkılar kullanılabilir.
• Üretimden döküm alanına gelene kadar malzemenin soğumasına karşı gerekli önlemler alınmalıdır.

Katkı Maddeleri

Betona çeşitli özellikler kazandırmak için karışım öncesinde veya karışımdan sonra ilave edilen ve çimento miktarının %5’inden fazla olmayan maddelere beton katkı maddeleri adı verilir.

TS-EN-934-2‘de belirtilen katkı maddeleri aşağıda sıralanmıştır.

Su azaltıcı/akışkanlaştırıcı katkı

Belirli bir beton bileşiminde kıvamı değiştirmeden su miktarının azalmasını sağlar veya su miktarı
değişmeden çökmeyi/yayılmayı artırır veya her iki etkiyi birlikte oluşturur.

Yüksek oranda su azaltıcı/süper akışkanlaştırıcı katkı

Belirli bir beton bileşiminde kıvamı değiştirmeden su miktarının yüksek oranda azalmasını sağlayan
veya su miktarı değişmeden çökmeyi/yayılmayı yüksek oranda artıran veya her iki etkiyi birlikte gerçekleştiren kimyasal katkı.

Su tutucu katkı

Terlemeyi azaltarak su kaybını düşürür.

Hava sürükleyici katkı

Karıştırma sırasında taze betona kontrollü miktarda küçük, düzgün dağılmış ve sertleşme sonrasında da kalıcı hava kabarcığı sürükleyen katkı maddesidir.

Priz hızlandırıcı katkı

Karışımın, plastik halden katı hale gelmeye (prizin) başlama süresini kısaltır.

Sertleşmeyi hızlandırıcı katkı

Priz süresini etkileyerek veya etkilemeksizin betonun erken dayanım kazanma hızını artırır.

Priz geciktirici katkı

Karışımın, plastik halden katı hale geçmeye (prizin) başlama süresini uzatır.

Su geçirimsizlik katkısı

Sertleşmiş betonun geçirimliliğini artırarark kılcal su emmesini azaltır.

 Priz geciktirici / su azaltıcı / akışkanlaştırıcı katkı

Su azaltıcı / akışkanlaştırıcı katkının etkisini (asıl amaç) ve priz geciktirici katkının etkisini (tali amaç) birlikte oluşturan etki.

Priz geciktirici / yüksek oranda su azaltıcı / süper akışkanlaştırıcı katkı

Yüksek oranda su azaltıcı / süper akışkanlaştırıcı katkının etkisini (asıl amaç) ve priz geciktirici
katkının etkisini (tali amaç) birlikte oluşturan etki.

Priz hızlandırıcı / su azaltıcı / akışkanlaştırıcı katkı

Su azaltıcı / akışkanlaştırıcı katkının etkisini (asıl amaç) ve priz hızlandırıcı katkının etkisini (tali amaç) birlikte oluşturan etki.