Maksimum agrega dane çapının beton karışım tasarımına ve dayanımına etkisi

Abstract

Beton sahip olduğu özellikleri sayesinde tüm dünyada; santraller, hava alanları, limanlar, binalar ve köprüler gibi insan hayatı için büyük öneme sahip yapıların inşasında kullanılan malzemelerin başında gelmektedir. Bu yapı malzemesinin üretimi çimento, agrega, su ve bazı durumlarda katkı maddeleri ile mineral maddelerin önceden yapılmış tasarıma göre belli oranlarda karıştırılmasıyla gerçekleşmektedir. Düşük maliyetle farklı ihtiyaçlara cevap verebilecek niteliklerde beton üretebilme noktasında betonu oluşturan malzemelerin çeşitleri, özellikleri ve karışım oranları büyük önem arz etmektedir. Bu nedenle tüm dünyada bu alanda çeşitli deneysel çalışmalar yapılmış ve yapılmaya devam etmektedir. Bu çalışma kapsamında betonun sahip olduğu bir takım özellikleriyle ilgili deneysel çalışmalar yapılarak bu beton özelliklerinin birbirlerini ne yönde değiştirdikleri ve etkiledikleri araştırılmıştır. Maksimum agrega dane çapının, çimento dozajının, betonun maruz kaldığı kür koşullarının, donma çözülme etkisinin ve alınan karot çapının betonun dayanımına olan etkileri araştırılmıştır. Ayrıca beton sınıfının ve maksimum agrega dane boyutunun karışımda kullanılması gereken malzeme miktar ve oranları üzerindeki etkileri incelenerek beton karışım tasarımlarıyla ilgili birtakım çıkarımlarda bulunulmuştur. Bu çalışma kapsamında ilk olarak C20/25 ve C40/50 beton sınıfları için dört farklı maksimum çapta agrega (Dmaks= 32 mm, Dmaks= 22,4 mm Dmaks= 16 mm, Dmaks= 8 mm) karışımı kullanılarak beton karışım tasarımları yapılmış, üretilen numuneler suda belli süreler kür edilerek hedeflenen dayanımlar elde edilmeye çalışılmıştır. Daha sonra sabit su/çimento oranında 300 ve 400 doz çimento içeriğine sahip yine dört farklı maksimum çapta agrega (Dmaks= 32 mm, Dmaks= 22,4 mm Dmaks= 16 mm, Dmaks= 8 mm) karışımı kullanılarak beton üretimleri yapılmıştır. Toplamda 8 farklı grupta, 15x15x15 cm boyutlarında üretilen küp numunelerin bir kısmı laboratuvar ortamında suda kür edilirken bir kısmı da şantiye koşullarında kür edilmiş ve ardından kür süresi tamamlanan numunelere standart basınç deneyi uygulanmıştır. Suda kür edilen numunelerin bir kısmına ise donma - çözülme deneyi uygulandıktan sonra standart basınç deneyi yapılmıştır. Çalışmanın son kısmında yine ikinci bölümde üretilen betonlarla aynı içeriklerde ve özelliklerde 8 farklı grup beton üretimi yapılmıştır. 20x75x50cm boyutlarında üretilen ve 28 gün şantiye koşullarında kür edilen beton bloklara farklı çaplarda (70 mm, 100 mm, 150 mm) karot alma işlemi uygulanmıştır. Alınan karot numuneleri standart basınç deneyine tabi tutularak basınç dayanımları belirlenmiştir. Yapılan çalışma sonucunda aynı beton sınıfına ait numuneler üretilirken kullanılan maksimum agrega dane çapının artması ile karışımda kullanılan su ve çimento miktarının azaldığı bunun da üretilen betonun maliyetini düşürdüğü belirlenmiştir. Ayrıca su/çimento oranı arttıkça maksimum agrega dane boyutuna bağlı olmaksızın basınç dayanımlarının düştüğü görülmüştür. Sabit su/çimento oranında 300 ve 400 doz çimento içeriğinde üretilen betonlarda kullanılan agregaların maksimum dane çapı arttıkça betonların birim hacim ağırlık ve dayanım değerlerinin arttığı tespit edilmiştir. Bununla beraber kür koşullarının da betonun dayanım değerlerini etkilediği, suda kür edilen numunelerin basınç dayanımlarının şantiye koşullarında kür edilen numunelerden daha yüksek çıktığı görülmüştür.

Concrete is the primary material used for the construction of buildings with significant importance for human life, such as power plants, airports, ports, buildings, and bridges all over the world. The construction materials are produced by mixing cement, aggregate, water and, in some cases, additives and minerals with certain ratios considering the preconceived design. In connection with concrete production that can meet different needs with low costs, the types, properties and mixing ratios of the materials forming the concrete are of great importance. For this reason, various experimental studies have been carried out in this area all over the world and are still carried out. In this study, the experiments were conducted on certain properties of concrete and the effects that the properties of concrete had on each other were investigated. The effects of maximum aggregate grain diameter, cement dosage, concrete curing conditions, freeze thawing effect and core diameter on the strength of concrete were investigated. In addition, the effects of the concrete class and the maximum aggregate grain size on the amount and ratios of the materials to be used in the mix were examined and a number of inferences were made regarding the concrete mix design. In the scope of this study, concrete mix designs were first made by mixing four different maximum diameter aggregates (Dmax= 32 mm, Dmax= 22.4 mm Dmax= 16 mm, Dmax= 8 mm) for concrete classes of C20/25 and C40/50, the produced samples were then cured in water for a certain duration in order to try and obtain the targeted strength values. Then concrete production was made with a fixed water/cement ratio of 300 and 400 doses of cement content using a mix of four different maximum diameter aggregates (Dmax= 32 mm, Dmax= 22.4 mm Dmax= 16 mm, Dmax= 8 mm). A total of 8 groups of 15x15x15 cm cube samples produced, some of which were cured in water in laboratory conditions whereas some were cured under site conditions, and the samples that completed their curing duration were subjected to standard compression tests. Some of the water-cured samples were subjected to the standard pressure test after being subjected to the freeze-thaw test. In the last part of the study, 8 different groups of concrete were produced with the same contents and properties as those produced in the second section. Core sampling of different diameters (70 mm, 100 mm, 150 mm) were applied to the concrete blocks that were produced in dimensions of 20x75x50cm and cured under site conditions for 28 days. The compressive strengths of the cored samples were determined by subjecting them to the standard pressure test. As a result of the study, it was determined that the amount of water and cement used in the mixture decreased with the increase in the maximum aggregate grain size used in producing the samples of the same concrete class, and that this decreased the cost of the produced concrete. In addition, it was observed that the compressive strengths were found to decrease as the water/cement ratio increased, regardless of the maximum aggregate grain size. It was determined that, for the concretes produced with a fixed water/cement ratio with 300 and 400 doses of cement content, the unit weight and strength values increased as the maximum grain diameter of the aggregates also increased. In addition, it has been observed that the curing conditions affect the strength values of the concrete and that the compressive strengths of the water cured samples were higher than the samples which were cured under site conditions.