Prof. Dr. Hasan Yıldırım
İstanbul Teknik Üniversitesi /İnşaat Fakültesi, Yapı Malzemesi Grubu
Tanım
• Kendiliğinden yerleşen beton (KYB) herhangi bir vibrasyon gerektirmeden kendi ağırlığı altında ayrışma olmaksızın yüksek akıcı kıvama sahip özel bir beton çeşididir.
Kendiliğinden yerleşen beton dizaynında aşağıdaki konulara dikkat edilir. • Çok akışkan olmalı
• Homojen olmalı
• Vibrasyonsuz yerleştirme (bu betonların sıkışması sadece yer çekimi ile sağlanır) yapılabilmeli
• Kalıbı boşluk bırakmayacak şekilde doldurması ve donatılar arasından geçebilme yeteneğine sahip olmalıdır.
Bu betonlar en azından vibrasyon ile yerleştirilen geleneksel betonlar ile aynı yapısal kaliteye sahiptirler.
Tarihçe
Japonya’da 80’li yılların sonunda ilk defa uygulanmaya başlandı. Hava Tramwayı, öngerilmeli köprü (3. gününde on germe), sandwich strüktürlü deniz altı tüneli, baraj galerileri için prefabrik elemanlarda ve kompleks mimarili bazı binalarda kullanıldı. Avrupa’da ilk deneyler 92-95 yıllarında hemen hemen aynı uygulama alanlarında yapıldı. Yatay uygulamalarda (döşeme) daha büyük faydalar sağlandı. 1997 yılında dünyada üretilen 170.000 m3 özel betonun 80.000 m3’ü KYB oldu. Günümüzde bu betonun kullanımı ve bu betonun özelliklerini içeren yüksek performanslı beton kullanımı oldukça yaygınlaşmıştır.
Bu betonların en önemli özelliklerinden biri, vibrasyonsuz betondur. Kendiliğinden sıkışma, vibrasyon ile sıkışmaya göre özellikle aşağıdaki uygulamalarda büyük bir avantaj sağlamaktadır.
• Çok yüksek ve komplex formdaki perdeler
• Donatının çok sık olduğu sanat yapıları KYB kullanımı sayesinde vibrasyonun ortadan kaldırılması çok önemli bir zaman kazancı sağlar.
• Personel tasarrufu / malzeme tasarrufu
• Beton döküm hızının artışı / şantiye organizasyonu
• Vibrasyon olmaması aynı zamanda gürültünün de ortadan kaldırılmasını sağlar
• Çalışma şartlarındaki iyileşme
Nihayetinde, betonlar daha düzenli olacak ve vibrasyon yapan kişinin kalitesinden, vibrasyon yapma metodundan veya vibrasyonu yaptığı günkü motivasyonundan bağımsız olarak aynı kalitede yerleşebilecek.
Bu betonlar, çok akıcı betonlardır. Akıcı beton kullanımı sayesinde mimari görünüşü iyi yüzeyler ile kıyaslanabilen özenli yüzeyler elde edilir. Bu tip kendiliğinden yerleşen betonların çok yüksek ve düzenli bir akıcılığı olmalı. Kesintili bir akışkanlık beraberinde bir sürü olumsuzluk getirir.
• Homojen olmayan bir beton ve sonuç olarak doldurma problemi ve duvarların üzerinde kum izlerine rastlanır
• Düzensiz yüzey kalitesi
KYB’ lerin Karakteristiği
KYB’lerin taze beton özellikleri olarak sıradan betonlar ile aynıdır. Bu özellikler değişik deneyler ile ölçülür.
Kapalı olmayan ortamlarda betonun hareketliliği (Yayılma)
Abrams konisinde yayılma ölçümü
Hedeflenen değerler 60cm ile 75cm aralığındadır. Aynı zamanda betonun 50 cm yayılmaya ulaşana kadar geçirdiği zaman da ölçülebilir.
Kapalı ortamlarda betonun hareketliliği (L Kutusu Deneyi)
L Kutusu deneyinde, doldurma oranı ölçümü oranı H2/H1 şeklinde belirlenir. Doldurma oranı 0,8’den büyük olmalı. Zayıf donatılı yapılar için bir donatı simülasyonu yapılır.
Aynı zamanda, viskozitenin belirlenmesi için betonun akışının 20cm ve 40cm’e ulaşana kadar geçen zaman ölçülür.
Betonun viskozitesi (V Hunisi Deneyi)
Bu deney de, koniden akış zamanının ölçülmesi yapılır.
Bu deney betonun “yapışkanlığını” ölçmemize izin verir. V şeklinde huni KYB ile doldurulur. Daha sonra altta bulunan kapak açıldığı an süre başlatılır ve alt taraftaki delik görülene kadar süre tutulur. Dar alandan geçiş yeteneğini ölçmek amacıyla yapılır. Ölçülen değerler koninin en küçük çapına / genişliğine göre değişir.
Segregasyona Dayanıklılık (Elek deneyi)
Bu deney bir yerde elekte istikrar deneyidir. 315 mm çapında ve 5 mm elek açıklığı olan bir elekten geçen şerbetin ağırlığı tüm numune ağırlığına oranlanarak ölçülür.
0 % < % şerbet < 15 % : tatminkar
15 % < % şerbet < 30 % : kritik %
şerbet > 30 % : kötü
Terleme Deneyi
3, 5, 10, 15, 30, 60 dakikada Tetrachlorethylene üzerinde yüzen su tayini. Bu deney AFGC çalışma grubu tarafından betondaki terlemeyi ölçmek için önerilmektedir. Ne yazık ki beton terleme yapmadığı için pek çok deneyde bu sonuç sıfır çıkmaktadır.
J-Ring Deneyi
Bu deneyde, J Ring kabı kullanılır. Kabın kenarlarında demir çubuklar bulunur. Kab KYB ile doldurulur ve yayılma deneyinde olduğu gibi kendi ağırlığı altında serbest bırakılır. Daha sonra yayılan betonun iç ve dış yüksekliği ölçülür. Bu deney, betonun donatıların arasından geçiş yeteneğini ölçmek amacıyladır.
KYB Formulasyonu
Kendiliğinden sıkışan betonların formülasyonu geleneksel betona göre biraz değişiktir. İstenen şartlara uyması için lokal malzemeler kullanılarak yapılacak optimizasyonlar çoğu zaman zor, aşırı hassas, hatta bazen imkansızdır. Tüm betonlar gibi formülasyon, beklenen taze ve sertleşmiş beton özelliklerinin kesin olarak önceden belirlenmesini gerektirir.
Yerleştirme için dışarıdan ekstra bir enerji ihtiyacı olmayacağına göre beton, akışkanlığını dökümün sonuna kadar sabit kalmak zorundadır. Zamana bağlı reolojik koruma sağlanmalı ve korunabilmelidir.
Bileşenler
• Kendiliğinden yerleşen betonların bileşenleri klasik betonlarınki ile aynıdır. (Kum, Agrega, Çimento, Katıklar, Su, Katkılar) • “Sıvı” betonun bileşenlerinin oranları segregasyon ve terleme kriterlerine göre ayarlanmıştır.
• İnce malzeme dozajı (< 80 micron) genelde 400 – 500 kg arasındadır. Bu miktar, ince malzemenin cinsine, istenen akışkanlığa, uygulanacak yüzey tipine ve kullanılan katkıya göre belirlenir.
Agregalar
Küçük bir Dmax kullanılır. (Asıl hedef, 10 mm kırmataş için ve 12 mm dere malzemesi içindir.)
Agregalarda iyi bir form ve düzgünlük katsayısı olmalıdır.
Kumlar
Çok iyi bir kum kullanılmalı ( İM 2,5 civarı)
İncelik modülünün ve su emmesinin düzenliliği takip edilmeli. İstenen akışkanlığın sağlanması ve zaman içerisinde korunması için en önemli faktör kumun temizliğidir.
İnce Malzemeler
80 mikron altı ince elemanlar hedeflenen uygulama tipine göre yaklaşık 500 kg/m3
Çimento + Filler veya Kül: yaklaşık 450 kg/m3
Katkılar
Genelde uçucu kül veya kalker filleri
Çok inceler de öngürülebilir ( silis dumanı )
Hammaddelerin özellikleri ve betondan beklenen özelliklere bağlı olarak bu betonlarda, Yeni Jenerasyon Süper Akışkanlaştırıcılar kullanılır.
KYB Üretimi, Karıştırma
Piyasada bulunan karıştırıcıların tamamı bu tip beton üretimini yapabilir. Ancak karışım geleneksel betonlara göre daha uzun bir süre ister.
Bunun sebebi;
• Agrega boyutunun küçülmesi kesişmeyi engellemekte
• Karıştırıcının kolları civarındaki düşük enerji transferi (karışımın akıcılığı).
Karışımın verimliliği karıştırıcının tipine bağlı olarak değişim göstermektedir. (kolların kullanımı) Karışım zamanı uygulamaların çoğunda artırılmalıdır. Çimento ve suyun karışıma eklenme aşamalarında bir zamanlama yapılarak öncelikli bir bileşenlerin kuru karışımı sağlanabilir. Şerbet kaybının engellenmesi için karıştırıcının kapaklarının geçirimsizliği sürekli kontrol edilmeli. Çimento/mineral katkı tartılarının kapasitesi bazen tam bir üretim için (500 kg ince/m3) sıkıntı yaratabilir. Süper akışkanlaştırıcının sonradan ilavesi zamana bağlı akışkanlığı koruma açısından faydalı olabilir. Toplam suyun kontrolü ana faktördür. Çok sık olarak agrega ve betonda nem ölçme sondalarımızı kontrol etmeli ve büyük farkları engellemeliyiz. Betonun kıvamının bir Wattmetre tarafından kontrolü betonun düzenliliğini sağlar.
KYB Dökümü
Yüksek akışkanlık özelliği bu betonun taşınması sırasında problemler yaşanmasına sebep olabilir. Betonu hareketsiz bırakarak katledilen çok uzun mesafeler betonda segregasyona sebebiyet verebilir. Kalıpların bağlantı yerlerinin geçirimsizliğinin sağlanması çimento şerbetini kaybetmemek için çok önemlidir. Dökülmüş beton yüzeyinin kalitesinin artırılması için 3 öneri;
• Betonun gazını çıkartabilmesi için betonun debisinin ayarlanması lazımdır. Çok hızlı bir dökümle hava kabarcıklarının hapsedilmesi engellenmelidir.
• Betonun çok yüksekten düşmesi engellenmeli.
• Kalıbın ucunda segregasyon olmaması için betonun akacağı mesafeleri sınırlamalı.
Sonuç olarak bu betonlar sayesinde daha teknik bir mesleğe doğru gelişim vardır.
• Gerekli hammaddenin düzenliliği,
• Su miktarlarının dikkatli kullanımı,
• Betonun yerleştirilmesinde titizlik açısından Daha az zor bir mesleğe doğru gelişme vardır. Burada şu soru da akla geliyor, “Niye bazı firmalar düzenli olarak kendiliğinden yerleşen beton döküyorlar? “
Bunun cevabı tabiki, “Üretim Verimliliği” dir.
• Bu tip betonlara uygun yeni bir şantiye veya fabrika organizasyonu ile yarı yarıya az kişiyle daha yüksek bir verimlilik.
• Çalışma şartlarının iyileştirilmesiyle bir daha vibrasyonlu betona geri dönüş düşünülemez hale geliyor.
• Şirket imajına çok olumlu bir etki yapan üretilen elemanların yüzeylerinin artan kalitesi ilk akla gelenlerdir.
Bu noktada şu konularda akla gelmektedir ve unutulmamalıdır. Betonlarda kalıp işçiliği, beton kıvamında hassasiyet, maliyet de önemlidir.
Sonuç olarak bu betonlar çok özen, hassasiyet ister ve bu betonu dökebilecek, uygulayabilecek firmanın kalitesi de önemli bir husustur.
