Beton karışım hesabı ve tasarımı, dayanım, dayanıklılık, yerleştirilebilme ve estetik koşullar ile düşük maliyet arasında bir denge oluşturulması hedefiyle gerçekleştirilir.
Beton karışım hesabı 2 ana aşamadan oluşur:
(1) Uygun bileşenlerin (çimento, agrega, su ve katkılar) seçilmesi
(2) Uygun dayanım, dayanıklılık ve işlenebilirlikte, mümkün olan en ekonomik betonun elde edilebilmesi için bu bileşenlerin oranlarının hesaplanması.
Dayanım betonun en önemli karakteristik özelliğidir. Su/çimento oranıyla dayanım arasında birebir bir ilişki vardır. Beton bileşenlerinin özelikleri ve ortam koşulları sabit olduğu sürece su/çimento oranı arttıkça dayanım azalır, azaldıkça dayanım artar.
Bunun yanında, sabit bir su/çimento oranı için beton dayanımı;
– En büyük agrega boyutundan,
– Agrega tane büyüklüğü dağılımı (granülometri), şekli ve yüzey pürüzlülüğünden,
– Kullanılan çimento cinsinden,
– Betondaki hava miktarından,
– Kullanılan katkıların cins ve miktarından etkilenir.
Beton Karışım Oranları Nasıl Belirlenir?
Beton karışım oranlarının tayini, hacim esasına göre yapılır. 1 m3 sıkıştırılmış betonda, karışım bileşenlerinin miktarı aşağıdaki bağıntı ile hesaplanır.
Burada;
ç : Karışıma girecek çimentonun kütlesi (kg)
p : Karışımda çimentoya ilâve olarak kullanılacak mineral katkı miktarı (kg)
k : Karışımda kullanılacak kimyasal katkı miktarı (kg)
ç : Çimentonun yoğunluğu (kg/dm3)
p : Mineral katkının yoğunluğu (kg/dm3)
k : Kimyasal katkının yoğunluğu (kg/dm3)
W : Karışıma girecek suyun hacmi (dm3)
Wa : Karışıma girecek agreganın miktarı (kg)
a : Agreganın ortalama özgül kütlesi (kg/dm3)
A : Betondaki toplam hava miktarı (%)
Su / Çimento Oranı (S/Ç) Nasıl Seçilir?
Su/çimento oranı, betonun dayanım sınıfı ve maruz kalacağı dış etkilerin şiddeti (çevre etki sınıfları) ile ilişkilidir.
TS 13515 ve/veya TS EN 206 Çizelge F.1’e göre betonun içinde bulunacağı çevre etki sınıfı belirlenmeli ve bu sınıfauygun en az çimento dozajı, en düşük karakteristik basınç dayanımı ve en büyük s/ç oranı gibi parametreler belirlenmelidir.
Çizelge 1. Beton bileşimi ve özellikleri için tavsiye edilen sınır değerler (TS 13515 Çizelge F.1)
Hedef Basınç Dayanımı Nasıl Belirlenir?
Beton karışım tasarımında kullanılacak hedef basınç dayanımları, beton sınıflarına bağlı olarak Çizelge 2’de ve 28 günlük basınç dayanımlarına bağlı olarak S/Ç oranları ise Çizelge 3 ve Şekil 1’de verilmiştir.
Çizelge 2 – Beton sınıflarına göre karışım hesabında esas alınacak hedef basınç dayanımları (fcm) ile deneynumunelerinin sahip olması gereken ortalama basınç dayanımları
Çizelge 3 – 28 Günlük beton basınç dayanımlarına göre yaklaşık S/Ç oranları
Şekil 1 – Çizelge 3’de verilen S/Ç oranı ile basınç dayanımı arasındaki yaklaşık ilişkinin grafiksel olarak gösterimi.Çizelge 3’de yer almayan farklı S/Ç oranlarına ait dayanım değerleri için bu grafikten yararlanılabilir.
Beton Karışımının Su Miktarı Nasıl Belirlenir?
Betonun karışım suyu miktarı, kıvama, agrega en büyük tane büyüklüğüne ve betonun kimyasal katkılı ve hava sürüklenmiş olup olmadığına göre değişir.
Betonda akışkanlığı sağlamak ve su miktarını azaltmak amacıyla akışkanlaştırıcı kimyasal katkılardan faydalanılır. Kullanılan kimyasal katkının tipi, etkinlik derecesi betonda karışım suyu miktarını önemli ölçüde etkiler.
Şekil 2’de kırmataş agrega kullanılan kimyasal katkısız ve hava sürüklenmemiş betonun yaklaşık karışım suyu miktarları verilmektedir. Hava sürükleyici katkı kullanımı ve diğer agrega tipine bağlı olarak yaklaşık karışım suyu miktarları TS 802’de verilmektedir. Kimyasal katkı ile beton yapıldığında, kimyasal katkının cinsine bağlı olarak, grafiklerden bulunan karışım suyu miktarlarından belirli oranda su azaltma ile katkılı beton karışım suyu miktarına geçilir.
Şekil 2 – Kırmataş agrega kullanılan farklı en büyük agrega tane büyüklüğü ve farklı çökme değerlerine sahip için kimyasal katkısız ve hava sürüklenmemiş betonun yaklaşık karışım suyu miktarları
Çimento Miktarı Nasıl Belirlenir?
Su/çimento oranı ve su miktarı bulunduktan sonra karışıma girecek çimento miktarı aşağıdaki bağıntı ile hesaplanır.
Burada:
ç : Karışıma girecek çimento kütlesi (kg)
s : Karışıma girecek su kütlesi (kg)
s/ç : Su/çimento oranı dır.
Bunun dışında, çimento miktarı başlangıçta tecrübe ile belirlenen tahmini bir değer olarak da seçilebilir. Çimentoyoğunluğu değeri çimento deney raporundan alınmalıdır. Beton karışımında uçucu kül veya yüksek fırın cürufu kullanılması durumunda TS EN 13515’de verilen k-değeri kavramından yararlanılmalıdır.
Beton Hava Miktarı Nasıl Belirlenir?
Beton karışımına girecek hava miktarı, öngörülen agrega en büyük tane büyüklüğüne, tane büyüklüğü dağılımına ve iklim şartlarına göre belirlenir (Şekil 3).
Şekil 3 – Agrega en büyük tane büyüklüğüne ve iklim şartlarına bağlı olarak beton karışım hesaplarında kullanılacak toplam hava içerikleri
Toplam Agrega Miktarı Nasıl Belirlenir?
Beton karışımında çimento, su, kimyasal ve mineral katkılar ve havadan arta kalan hacim agrega ile doldurulur. Agrega hacmi, aşağıdaki bağıntı ile hesaplanır.
1 m3 betonda kullanılacak toplam agreganın kütlece hesaplanabilmesi için her tane sınıfı agregaya ait özgül kütle ρa ’nıntayin edilmiş olması gereklidir.
Burada, Ma 1 m3 beton karışımına giren agregaya ait toplam agrega kütlesini verir ve her agrega tane sınıfına ait kütleler (M1, M2, M3 ve …….Mn), agrega karışım oranları (x1, x2, x3 ve ………xn) ile çarpılarak belirlenmiş olur.
Agrega Tane Büyüklüğü Dağılımı Nasıl Seçilir?
Beton karışımında kullanılacak agrega tane büyüklüğü dağılımı 3 numaralı ve 4 numaralı bölgelerde bulunacak şekilde seçilmelidir (Şekil 4, Şekil 5). 3 numaralı bölgeye düşecek tane dağılımları, uygun bölge olduğu için, tercih edilir.
Şekil 4 – Agrega en büyük tane büyüklüğü 16,0 mm olan beton için belirlenen agrega tane büyüklüğü dağılımı eğrisine ait sınırlar
Şekil 5 – Agrega en büyük tane büyüklüğü 32,0 mm olan beton için verilen agrega tane büyüklüğü dağılımı eğrisine ait sınırlar.
Agregalarda Rutubet Düzeltmesi Nasıl Hesaplanır?
Agregalara ait kullanılan referans özgül kütle değerleri doygun kuru yüzey (DKY) olarak belirlendiğinden, bulunan agrega miktarları da DKY değerleri olmaktadır.
Agregalar beton karışımları yapılırken genellikle doygun kuru yüzey (DKY) durumunda değildir ve rutubet durumlarının sürekli olarak belirli aralıklarla kontrol edilmesi ve belirlenmesi gerekir. Agregalara ait rutubetler (R) ve su emme (Se) değerlerine göre;
Se -R = …..’den çıkan sonuç
Bu değerlerin arasındaki fark aşağıdaki gibi değerlendirilir;
( + ) ise malzeme “HAVA KURUSU”
( – ) ise malzeme “ISLAK”
( 0 ) ise malzeme Doygun Yüzeyi Kuru “DKY” durumundadır.
Düzeltilmiş karışım suyu miktarı ve her agrega sınıfı için agrega rutubet düzeltme işlemi TS 802’de tariflendiği şekilde hesaplanır.
bağıntıları ile hesaplanır. Burada;
Karışım Hesaplarının Deneylerle Gerçeklemesi
Baton karışım hesabı ve karışım hesaplarına esas olarak alınan ve beton özelliklerini çok etkileyen tane dağılımı, s/ç oranı ve su miktarı için TS 802 standardında verilen sınır değerler, çok sayıdaki deney sonuçlarından elde edilmiş değerler olup kesin değerler değildir.
Bu nedenle, karışım hesabı sonucu elde edilen agrega, su, çimento, hava ve katkı maddesi miktarları kullanılarak hazırlanacak beton numuneleri deneye tabi tutularak, elde edilecek sonucun hesaba esas teşkil eden özeliklere sahip olup olmadığı tespit edilmelidir. Öngörülen özellikler ile deneyde bulunacak özellikler arasında fark çıktığı takdirde, karışımhesabı, girdiler uygun şekilde değiştirilerek tekrarlanmalıdır.
Kullanılan Kaynaklar:
