T. C. İNÖNÜ ÜNİversitesi MÜhendiSLİk faküLtesi İNŞaat mühendiSLİĞİ BÖLÜMÜ

T.C.

İNÖNÜ ÜNİVERSİTESİ

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DERSİ-II
DENEY 1

Beton karışım hesabı

Deney No: 1

Deney Adı: Beton Karışım Hesabı

Deneyin yapıldığı yer: Yapı Malzemeleri ve Tatbiki Mekanik Laboratuarı
BETON TASARIM İLKELERİ
Beton bileşenlerinin kullanılmadan önce özelliklerinin saptanması gerekir. Malzemenin nitelikleri beton üretimi için uygun ise, bunların ne oranlarda kullanılacağının saptanması aşağıdaki gereksinimlere göre yapılır:

1. 
   Taze beton kütlesi işlenebilir olmalıdır. Beton herhangi bir segregasyona uğramadan kalıba yerleştirilebilmeli, sıkıştırılabilmeli ve perdahlama işlemleri yapılabilmelidir. Taze betonun işlenebilirliği agrega tane dağılımına, tane şekline kaba ve ince agregaların oranlarına, çimento ve diğer bağlayıcı maddelerin miktarına ve kalitesine, hapsolmuş havanın varlığına, kimyasal katkı kullanımına ve taze betonun kıvamına bağlı olarak değişir. Dolayısıyla karışım hesaplarında bu karakteristikler göz önünde bulundurulmalıdır.
   
2. 
   Betonun kıvamı yeterli olmalıdır. Kıvam, yapı elemanlarının boyutlarına bağlı olup taze betonun hareket edebilme yeteneğidir. Betonun kıvamı karışımın su miktarı ile ilişkili olup, çökme değeri ne kadar büyük ise beton o kadar fazla hareket edebilme yeteneğine sahiptir. Köşeli ve pürüzlü agregalar karışım suyu miktarını arttırırken, iyi bir segregasyona sahip agregada en büyük tane çapı arttıkça gerekli su miktarı azalmaktadır.
   
3. 
   Beton kütlesi sertleşince, istenen dayanımı sağlanmalıdır. 28 günlük dayanım, yapısal dizayn, karışım oranlarının belirlenmesi ve betonun değerlendirilmesinde parametre olarak kullanılmalıdır. Örneğin, C20/25 sınıfı bir beton üretilmesi halinde, bu betonun 28 günlük karakteristik silindir dayanımının 20N/mm²’den az olmaması istenir.
   
4. 
   Betonun su/çimento (S/Ç) veya su/bağlayıcı madde (S/B) oranı belirli bir değeri aşmamalıdır. Beton dayanımını büyük ölçüde net S/Ç veya S/B oranı belirlemektedir. Bu durum kullanılan agreganın, çimentonun ve kimyasal katkıların özelliklerine ve istenen dayanım ve dayanıklılık kriterlerine göre tasarımda dikkate alınmalıdır.
   
5. 
   Beton, yapı elemanlarının servis süresini ve servis koşullarını etkileyen donma-çözülme, ıslanma-kuruma, ısınma-soğuma, zararlı kimyasal maddeler gibi çevresel etkilere karşı dayanıklı olmalıdır. Beton üretiminde şartlara göre özel bileşenlerin veya katkı malzemelerinin kullanımı ile bu sorun çözülebilmektedir.
   
6. 
   Bazı özel durumlarda betonun yoğunluğu önem kazanmaktadır. Ağırlık yapıları, radyasyondan korunma, ses izolasyonu gibi durumlarda yüksek yoğunluk değerlerine sahip beton üretimi gerekmektedir.
   
7. 
   Özellikle kütle betonlarında betonda çıkan ısı kontrol altında olmalıdır. Oluşan ısı ile kütlede görülecek hacim değişikliği sıcaklık ölçümleri ile kontrol altında tutulmalı, betonun bu sebeple çatlaması engellenmelidir.
   
8. 
   İstenen işlevleri yerine getirebilecek betonun maliyeti de en alt düzeyde olmalıdır. Beton maliyetini malzeme, işçilik ve ekipman maliyetleri oluşturmaktadır. Beton bileşenlerinden maliyeti en yüksek olan çimentodur. Dolayısıyla optimum miktarda çimentonun kullanılmasına çalışılmalıdır. Bu durum aynı zamanda betonun daha az büzülmesi, hidratasyon ısısının düşmesi gibi birtakım avantajlar da sağlamaktadır.
   

BETON KARIŞIM HESABININ TS 802’YE GÖRE YAPILMASI
Teorik yöntemlerle beton karışım hesabı yapılabilir ve bu yöntemlerde deneysel faktörler göz önünde bulundurulur. Ancak uygulamada kolaylık sağlamak açısından, bu faktörleri göz önüne alarak ve deneysel verilere de dayanarak yapılan hesaplar aşamalı olarak aşağıdaki şekilde yapılabilir.

1. 
   Çökme değerinin belirlenmesi
   

Taze beton uygun bir çökme değerine göre dizayn edilmelidir. Kullanılacak betonun çökme değeri belirtilmemişse yapılacak işe uygun bir çökme değeri tablodan seçilebilir. Gösterilen çökme değeri beton vibrasyon ile sıkıştırılacaksa kullanılmalıdır. Tablo 1 ve Tablo 2’de ACI 211 ve TS802’de çökme değerleri belirtilmiştir.
Tablo 1. Değişik tip yapılar için tavsiye edilen çökme değerleri (ACI 211)

Yapı elemanları				Çökme değerleri* (cm)
				Maksimum**	Minimum
Betonarme temeller ve pabuçlar				7.5	2.5
Donatısız beton temeller, kesonlar ve altyapı duvarları				7.5	2.5
Kirişler ve betonarme duvarlar				10	2.5
Kolonlar				10	2.5
Yol kaplama betonları, döşemeler				7.5	2.5
Kütle betonları				5	2.5
*Çökme değeri kimyasal katkı maddesi kullanıldığında artış gösterebilir. Ancak, katkılı betonun aynı ya da daha düşük S/Ç veya S/B oranına sahip olması, segregasyon ve aşırı terleme göstermemesi gerekmektedir.
**Vibrasyon dışında bir sıkıştırma tekniği kullanılacaksa maksimum değerler 2.5 cm daha arttırılabilir.

Tablo 2. Çeşitli yapı elemanları için uygun çökme değerleri (TS 802)

Yapı elemanları	Çökme değerleri (cm)
	Maksimum	Minimum
Betonarme temel duvarları ve ayaklar	8	3
Donatısız beton temeller, kesonlar ve altyapı duvarları	8	3
Kiriş, kolon, betonarme perdeler, tünel yan ve kemer betonları	10	5
Döşeme betonları	8	3
Tünel taban kaplama betonları	5	2
Baraj kütle betonu	5	2

Görüldüğü gibi, şartnameler çok düşük çökme değerleri önermektedir. Bunun nedeni ayrışmayı ve betonda aşırı su kullanımını dolayısıyla dayanım kaybını önlemektir. Günümüzde akışkanlaştırıcı kimyasal katkı maddeleri ile ayrışmayan, istenen dayanımda beton üretmek mümkündür. Dolayısıyla Tablo 1 ve Tablo 2’deki değerler aşılabilir. Sık donatılı betonarme bir yapı elemanına pompalanarak dökülecek betonun çökme değerinin 15cm değerini aşması çoğu zaman gereklidir.

2. 
   En büyük agrega tane büyüklüğünün (D_maks) belirlenmesi
   

Tane dağılımı iyi ayarlanmış agregalarda en büyük tane boyutunun artması ile taneler arası boşluk miktarı azalmaktadır. Dolayısıyla, daha büyük tane boyutuna sahip agrega ile yapılan betonlarda, birim beton hacmi başına daha az çimento hamuru gerekmektedir. Ayrıca, en büyük agrega boyutunun yüksek olması betonun karma suyu ihtiyacını azaltmaktadır. Böylece, daha düşük S/Ç oranı kullanılabilir ve daha yüksek dayanım elde edilebilir.

Betonu oluşturacak agreganın en büyük tane boyutu, betonun kullanılacağı yapı elemanının cins ve en dar kesitin kalıp genişliğinin 1/5’inden, döşeme derinliğinin 1/3’ünden küçük seçilmelidir. En büyük tane büyüklükleri, donatı çubukları arasındaki en küçük temiz açıklığının 3/4’ünden büyük olmamalı ve pompa ile iletilecek betonlarda pompa borusu iç çapının 1/3’ünden küçük olmalıdır. Bu kriterlerden en küçük olanı D_maks olarak seçilmelidir. TS 802’de verilen değerler Tablo 3’de gösterilmiştir.

Tablo3. Çeşitli yapı elemanı büyüklükleri için uygun en büyük agrega tane çapı

Yapı Elemanı Kesitinin En Dar Boyutu (cm)	En Büyük Agrega Tane Büyüklüğü (mm)
	Donatılı perde, kiriş ve kolonlar	Sık donatılı döşemeler	Seyrek donatılı veya donatısız döşemeler	Donatısız perdeler
6 - 14	16	16	32	16
15 - 29	32	32	63	32
30 - 74	63	63	63	63

Betonda kullanılacak agregaların en büyük tane boyutu ve beton sınıfına göre ayrılacak tane sınıfları Tablo 4’de gösterilmektedir. Örneğin, C25/30 kalitesinde beton üretiminde 16mm en büyük tane boyutuna sahip agrega kullanılacak ise, agregaların 0-4, 4-8 ve 8-16 mm tane sınıflarına ayrılması uygun olacaktır.

Tablo 4. Beton agregasının tane sınıflarına ayrılması

Beton sınıfı	Karışımdaki agrega en büyük tane büyüklüğü (mm)
	8			11.2			16			22.4				32 (31.5)
	Tane sınıfı adedi
	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3	4	1	2	3	4
C16/20 C20/C25 C25/30	0-4	4-8		0-4	4-11.2		0-4	4-16		0-4	4-11.2	11.2- 22.4		0-4	4-11.2	11.2- 22.4
	0-2	2-4	4-8	0-2	2-4	4-11.2	0-4	4-8	8-16	0-2	2-4	4- 11.2	11.2- 22.4	0-4	4-8	8-16	16-32
C30/37 C35/45 C40/50 C45/55 C50/60	0-2	2-4	4-8	0-4	4-11.2		0-4	4-8	8-16	0-4	4-11.2	11.2- 22.4		0-4	4-11.2	11.2- 32
				0-2	2-4	4-11.2	0-2	2-4	4-16	0-2	2-4	4- 11.2	11.2- 22.4	0-2	2-4	4-11.2	11.2- 32

Tablo 4. (devamı) Beton agregasının tane sınıflarına ayrılması

Beton sınıfı	Karışımdaki agrega en büyük tane büyüklüğü (mm)
	45					63
	Tane sınıfı adedi
	1	2	3	4	5	1	2	3	4	5
C16/20 C20/C25 C25/30	0-4	4-22.4	22.4- 45			0-4	4- 16	16- 32	32- 63
	0-4	4-11.2	11.2- 22.4	22.4- 45		0-4	4-11.2	11.2- 22.4	22.4- 63
C30/37 C35/45 C40/50 C45/55 C50/60	0-4	4-11.2	11.2- 22.4	22.4- 45		0-4	4- 16	16- 32	32- 63
	0-2	2-4	4- 11.2	11.2- 22.4	22.4- 45	0-4	4-8	8- 16	16- 32	32- 63

Tane dağılımının seçilmesi, TS 706 EN 12620’de belirtilen ve TS 802’de grafik olarak verilen Şekil 1, 2, 3 ve 4’teki 3 ve 4 numaralı bölgelerde bulunacak şekilde ayarlanmalıdır. Tane dağılımı grafiklerinde A eğrileri kalınlık sınırını, C eğrileri incelik sınırını, B eğrileri ideal tane dağılımını ve U eğrileri kesikli tane dağılımını ifade etmektedir.