Bu yazımızda, yalıtım betonları kullanımını, hafif betonların ısı yalıtımı ve taşıyıcık özelliklerini anlatacağız.
Kullanım alanı yaygın olan geleneksel normal betonun iyi bir taşıyıcı olmasına karşın birim ağırlığı ve dolayısıyla ısı iletkenlik katsayısı yüksektir. Normal betonun birim ağırlığı düşürülerek betonarme elemanın öz ağırlıkları azaltılıp yapı hafifletilebilir. Böylece, taşıyıcı sistem elemanlarının kesitleri küçültülerek ekonomiye olanak sağlanabilir.
Diğer taraftan, betonda birim ağırlığının azaltılmasıyla ısı iletkenlik ve ısıl genleşme katsayıları küçülür. Dolayısıyla, yangına dayanıklılık artar. Buna karşın, betonun boşluk miktarının artması nedeniyle dayanım düşer, neme duyarlılık artar, aşınmaya dayanıklılık azalır.
Birim ağırlığı, 1840 kg/m³’ü geçmeyen ve 28-Günlük silindir basınç dayanımı 17 MPa’ın üzerinde olan beton hafif beton sınıfına girer.
Ülkemiz de dahil olmak üzere bazı ülkelerin standartlarında, hafif beton birim ağırlığının 1900 kg/m³’e kadar çıkmasına izin verilir. Genel olarak, hafif betonların birim ağırlıklarının aralığı 300-1800 kg/m³’dür.
Isı iletkenlik katsayısı düşük olan hafif betonlar, hem normal betona göre daha iyi bir yalıtım sağlar hem de orta dayanımlı taşıyıcı malzemelerdir.
Hafif betonlara kıyasla daha yüksek basınç dayanımına, özellikle daha yüksek elastisite modülüne sahip yarı hafif betonların geniş bir uygulama alanı bulacağı beklenir. Taşıyıcı hafif betonarme elemanlar üretebilmek için hafif betonların birim ağırlığını biraz arttırarak yarı hafif betonlara erişmek olasıdır.
Hafif Betonların Sınıflandırılması Nasıldır?
Hafif betonlar, genel olarak hem birim ağırlık hem de dayanıma göre sınıflandırılırlar.
Yalıtım betonlarından taşıyıcı olanlara kadar bütün hafif betonların özellikle birim ağırlık bakımından sınıflandırılmasında farklı kabuller vardır.
Birim ağırlıklarına göre hafif betonları üç gruba ayırabiliriz:
- Yalıtım Betonları: Birim ağırlıkları 300 kg/m³ – 800 kg/m³ arasında,
- Orta Dayanımlı Hafif Betonlar: Birim ağırlıkları 800 kg/m³ – 1400 kg/m³ arasında,
- Taşıyıcı Hafif Betonlar: Birim ağırlıkları 1400 kg/m³’den büyük olan betonlardır.
Taşıyıcı olan hafif betonların birim ağırlığı 1450-1800 kg/m³ arasında değişir, genellikle birim ağırlık 1600-1800 kg/m³ arasındadır.
Dayanımları 7-17 MPa arasında olan betonlar, yalıtım betonu ile orta dayanımlı beton sınıfına girerler.
Şekil 1’de görüldüğü gibi ponza taşı ile üretilen hafif beton, orta dayanımlı bir betondur. Yalıtım betonları ise perlit ve vermikülit hafif agregalarıyla üretilen betonlardır. Gaz ve köpük betonları hem yalıtım hem de orta dayanımlı beton olarak adlandırılır.
Şekil 1: Hafif Betonların Sınıflandırılması
Birim ağırlığı geniş bir aralıkta değişen hafif betonları sahip oldukları basınç dayanımlarını da göz önüne alarak Tablo 1’deki gibi sınıflandırılabilir.
Tablo 1: Hafif Beton Sınıfları
Sınıflandırılma Özellikleri Nelerdir?
Bu betonların S1 sınıfındakilerden esas olarak ısı yalıtımının sağlanmasında, kısmen de taşıyıcı olarak yararlanılır.
S2 ve S3 betonları orta dayanımlı betonlardır, yalıtım özelikleri de vardır.
S4, S5 ve S6 betonları ise taşıyıcı hafif betonlardır. Bunlar birçok ülkede taşıyıcı beton olarak kabul edilir. Örneğin, ASTM C330 standardında 28 günlük silindir basınç dayanımının 17 MPa’dan düşük olmaması, birim ağırlığının ise 1840 kg/m³ değerini aşmaması öngörülür. Avrupa standartlarında da benzer tanımlar vardır.
Taşıyıcı olarak tasarlanmayan S1 ve S2 sınıflarına ait olanlar duvar malzemesi olarak kullanılabilir. Bu şekilde, yapının toplam ağırlığında önemli bir azalmanın olmasıyla depreme karşı dayanıklılıkta da belirgin katkı sağlarlar.
Sınıf 4 ve üstü için endüstriyel yolla üretilen yapay hafif agregaların kullanılması gerekir. RILEM’in önerilerine göre hafif betonlar Tablo 2’deki gibi sınıflandırılabilir.
Tablo 2: İşlevlerine göre hafif betonların sınıflandırılması (RILEM)
Bazı ülkelerde Sınıf I betonunda en düşük basınç dayanımının 17 MPa’ın üzerinde olması öngörülür. Diğer bazı ülkelerde ulusal standartlar sadece 15 MPa’ın üstünü zorunlu tutar.
Birçok ülke standardında, I ve II sınıflarına için maksimum birim ağırlık için genel bir sınırlama getirilmemiştir. Tasarım ve sınıflandırma için koşul konmuş olan değerler basınç dayanımı ve ısı iletim katsayısıdır.
Tablo 3’de çeşitli hafif agregalarla yapılmış betonların basınç dayanımları ve birim ağırlıkları verilmektedir.
Tablo 3: Farklı Hafif Betonların Özelikleri
Bu tablodan da görüldüğü gibi ponza taşı betonunun birim ağırlığını 700-800 kg/m³’ün altına düşürmek oldukça güçtür.
Çünkü kuru iken su üzerinde yüzebilen ponza taşı hafif agregalarının kuru birim hacim ağırlıkları 700-800 kg/m³ arasında değişir. Bu şekilde, ponza taşı betonunun birim ağırlığını 800 kg/m³’ün altına düşürmek için yaklaşık %17 oranında hava sürüklemek gerekir. Bu da maliyeti büyük ölçüde arttırır.
Görüldüğü üzere ponza taşı betonu orta dayanımlı beton sınıfındadır. Bu betonların ısıl iletkenlik katsayıları ise birim ağırlıklarına bağlı 0,26-0,60 W/mK aralığında değişir.
Kullanılan Kaynaklar:
- Hafif Betonların Isı Yalıtımı Ve Taşıyıcılık Özellikleri
- Prof. Dr. Canan Taşdemir “HAFİF BETONLARIN ISI YALITIM VE TAŞIYICILIK ÖZELİKLERİ “TMH – TÜRKÝYE MÜHENDÝSLÝK HABERLERÝ SAYI 427 – 2003/5
- Köpük Beton Nedir? Nerelerde Kullanılır?
- Postacıoğlu, B., Taşdemir, M. A., (1986), “Depreme Dayanıklı Yapılarda Doğal Hafif Agregalı Betonlardan Yararlanılması”, YapıEndüstri Merkezi “Deprem” Semineri Bildiriler Kitabı.
- Neville, A. M., (1975), “Properties of Concrete”, Pitman Publishing, London.
- Taşdemir, M.A., (1982) “Taşıyıcı Hafif Betonların Elastik ve Elastik Olmayan Davranışları”, İTÜ İnşaat Fakültesi, Doktora Tezi.
- Mindess, S. and Young, J. F., (1981), “Concrete”, Prentice-Hall., Inc., New Jersey.
- RILEM Recommendation: LC2, (1975), “Functional Classification of Lightweight Concrete”.
- Erciyas, Y., (1963), “Bims ve Bims Beton Üzerine Çalışmalar”, İmar ve İskan Bakanlığı Yayınları, No:5-17, Ankara.
- Gürol, M., Taşdemir, M. A., and Kocataskın, F., (1988), “A Comparative Experimental Study of Reinforced Lightweight Concrete Roof Slabs”, Civil Engineering Practice, Vol.3, No.2, pp.59-66.
- RILEM Technical Committees: 78-MCA and 51-ALC, (1993), “Autoclaved Aerated Concrete: Properties, Testing and Design”, E andFN Spon, London.
- Ateş, E., (2001), “Stiropor Hafif Betonu ve Betonarme Çatı Plak Elemanları Üzerine Araştırma”, İTÜ İnşaat Fakültesi, BitirmeÖdevi
- Konuk, H., (2003) “Hafif Agregalı Betonların Mekanik Özelikleri ve Isı Yalıtımı”, İ.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi.
- Özyurt, N., Konuk, H., Taşdemir, C., Yüceer,
- Z. ve Sönmez, R., (2002), “ Hafif Betonların Taşıyıcılık Özelikleri”, I. Ulusal Yapı Malzemesi Kongresi, Mimarlar Odası-İstanbul Büyükkent Şubesi, İstanbul, s.414-424.
- ACI Committee 213, (1970), “Guide for Structural Lightweight Aggregate Concrete”, Paris.
