Kendiliğinden yerleşen betonlarda ince malzemeve en büyük agrega boyutunun beton özelliklerine ve agrega kenetlenmesine etkisi

Abstract

Kendiliğinden yerleşen beton (KYB), dökümü esnasında vibrasyon ve sıkıştırma gerektirmeyen, segregasyona uğramadan kendi ağırlığı ile yoğun donatılı bölgelerde bile akma kabiliyeti olan, mekanik özellikleri yönünden normal vibrasyonlu beton (NVB) özelliklerine göre daha üstün özelliklere sahip olan bir betondur. Beton içerisine süperakışkanlaştırıcılarla birlikte çeşitli kimyasal ve mineral katkı maddeleri ilave edilerek, betonun doldurma, ayrışmaya karşı direnci ve geçiş yeteneği arttırılmış, akıcılık, işlenebilirlik, yüksek mukavemet, durabiliteye sahip olma ve geçirimsizlik özelliği ile donma, çözülmeye karşı yüksek direnç özelliği yükseltilmiştir. Özellikle yeni nesil süperakışkanlaştırıcı katkılar yüksek oranda dispersiyon (dağıtma) ve sterik etkilere sahip olduklarından betonun yüksek akıcılık, yüksek geçiş yeteneği ve yüksek doldurma kapasitesi gibi özelliklerini arttırmaktadır. KYB'lerin inşaat teknolojisinde kullanılmaya başlanılmasıyla, inşaat kalitesi artmış, inşaat yapım süresi kısalmış, kalifiye işçi ihtiyacı azalmış, vibrasyon gürültüsü ortadan kalkmış, mimari çizimlerde çok geniş bir alan yaratılmış, daha ince cidarlı beton dökebilme imkanı sağlanmış, yeni uygulamaların önü açılmış ve inşaat maliyetleri azalmıştır. Bu bakımdan KYB'ler beton teknolojisinde bir devrim yaratmıştır. Bu çalışmada 350 kg/m3 sabit miktarda çimento, farklı miktarlarda uçucu kül (UK), kalker tozu (KT), süperakışkanlaştırıcı (SA) ve viskozite katkı maddeleri (VAK) kullanılarak, 10 mm, 16 mm ve 22 mm en büyük agrega boyutunda, KYB özelliğine sahip betonlar üretilmiş ve üretilen bu betonlar üzerinde taze ve sertleşmiş beton deneyleri yapılmıştır. EFNARC (2002) standardında KYB'lerde tasarım oranları ve miktarlarının belirlenmesinde hacımsal oranların kullanılması tavsiye edildiği için deneylerde kullanılan malzeme miktarlarında hacimsal değerler kullanılmıştır. Kalker tozlu karışımlarda, her bir karışım için 350 kg/m3 çimentoya, 100 kg/m3, 200 kg/m3 ve 300 kg/m3 KT ilave edilerek, 450 kg/m3 (350 kg/m3+100 kg/m3), 550 kg/m3 (350 kg/m3+200 kg/m3) ve 650 kg/m3 (350 kg/m3+300 kg/m3) KT'li KYB'ler üretilmiştir. Uçucu küllü karışımlarda ise, her bir karışım için 350 kg/m3 çimentoya, 82 kg/m3, 164 kg/m3 ve 246 kg/m3 UK ilave edilerek, 432 kg/m3 (350 kg/m3+82 kg/m3), 514 kg/m3 (350 kg/m3+164 kg/m3) ve 596 kg/m3 (350 kg/m3+246 kg/m3) UK'lı KYB'ler üretilmiştir. Hacimsal oranlar esas alındığından 100 kg/m3 KT hacım olarak 82 kg/m3 UK'ya karşılık gelmektedir. Bu değerler kullanılarak her bir karışımın sırasıyla 36 dm3, 72 dm3 ve 108 dm3 UK ve KT içermesi ve UK ve KT miktarlarının hacimsal olarak sabit tutulması sağlanmıştır. Deney sonuçları değerlendirildiğinde, taze betonlar üzerinde yapılan birim ağırlık değerlerinin, ek ince malzeme miktarı (EİM) artışına bağlı olarak istikrarlı bir eğilim göstermediği, UK ve KT'li karışımların birim ağırlıklarının birbirine yakın değerler aldığı, çökme-yayılma değerlerinin EİM miktarı ile birlikte arttığı, V-hunisi akış sürelerinin KT'li KYB'lerde daha uzun olduğu, elekte ayrışma değerlerinin sınırlar içinde kaldığı gözlenmiştir. Plastik viskozitenin, KT'li karışımlarda daha büyük değerler aldığı, ancak kayma eşiğinde belirli bir eğilim bulunmadığı anlaşılmıştır. Her iki agrega boyutu için de EİM miktarı artarken basınç dayanımlarının yükseldiği ve UK'lı betonların KT'li ve NVB'lere göre daha yüksek dayanım verdikleri belirlenmiştir. Tüm yarmada-çekme dayanımlarının NVB'lere göre daha yüksek değerler aldığı gözlenmiştir. Tüm KT'li karışımlarda elastisite modülü değerlerinin EİM miktarı artışına bağlı olarak kendi aralarında artan değerler aldığı görülmüş ancak UK'lı karışımlarda belirli bir eğilim gözlenmemiştir. Poisson oranı değerleri KT'li karışımlarda, UK'lı ve NVB'li karışımlara göre biraz daha yüksek elde edilirken süreksizlik sınırı ve çözülme sınırı değerlerinin UK'lı karışımlarda KT ve NVB'lere göre daha yüksek değerler aldığı görülmüştür. Gevrek davranış konusunda önemli parametreler olan süreksizlik sınırı/ basınç dayanım oranlarının tüm karışımlarda % 56-69 sınırları arasında kaldığı, çözülme sınırı/basınç dayanım oranlarının ise % 90'ın üzerinde elde edildiği gözlenmiştir. Bu haliyle tüm karışımların gevrek olarak değerlendirilebileceği sonucuna varılmıştır. Bu çalışmanın ana konusu, NVB'lerde görülen iri agrega kenetlenmesinin KYB'lerdeki etkisini incelemektir. Bilindiği gibi NVB'lerde kesme dayanımı üzerine etki eden faktörlerden birisi de iri agrega kenetlenmesidir. KYB'lerde hem toplam agrega miktarı hem de karışım içindeki iri agrega oranı azaltılmaktadır. Yapılan çalışmada, KYB'lerdeki ince malzeme miktarı (dolayısıyla iri agrega miktarı) ve iri agrega boyutunun kesme (kayma) dayanımına etkisi incelenmiştir. Eğilmede-kesme dayanımı değerleri göz önüne alındığında, tüm KT'li karışımlar eğilmede-kesme değerlerinin UK ve ek ince malzemesiz (EİM*) karışımlara göre daha yüksek değerler aldığı, doğrudan kesme dayanımı değerleri karşılaştırıldığında ise 10 mm agregalı UK'lı betonlarda % 11'e ulaşan düşüş, 10 mm agregalı KT'li betonlarda ve 16 mm agregalı KT ve UK'lı betonlarda ise aynı mertebede veya daha yüksek oranlarda dayanımlar elde edilmiştir. Bu durum, iri agrega oranı azaltılmış, EİM miktarı artırılmış KYB'lerde agrega kenetlenmelerinin genel olarak azalmadığını (10 mm iri agregalı UK'lı doğrudan kesmede % 11 azalma) göstermektedir. Bunun nedeninin artan EİM ile birlikte hem matrisin dayanımının artmasından hem de ara yüzeyin iyileşmesinden kaynaklandığı söylenebilir. Anahtar Kelimeler: Kendiliğinden yerleşen beton, Taze beton özellikleri, Agrega kenetlenmesi, Basınç dayanımı, Yarmada- çekme dayanımı, Eğilmede- çekme dayanımı, Elastisite modülü, Poisson oranı, Süreksizlik sınırı, Çözülme sınırı, Doğrudan kesme dayanımı.