beton mukavemeti nedir?

Pek çok insan betonu güçlü ve dayanıklı bir malzeme olarak görüyor ki bu doğru. Bununla birlikte, somut güçten bahsettiğimizde tam olarak neyi kastediyoruz? Bu makale, betonun mukavemetini, önemini ve beton projelerin kalitesi ve dayanıklılığı üzerindeki etkisini açıklamaktadır. Bizimle kal.

Betonun basınç dayanımı nedir?

Bir beton karışımının performansını değerlendirmek için, basınç dayanımı, beton dayanımının en yaygın ve yaygın olarak kabul edilen ölçüsüdür. Bu direnç, betonun basınç yüklerine dayanma kapasitesini değerlendirir. Betonun basınç dayanımını değerlendirmek için silindirik numuneler, bu özelliği ölçmek için özel olarak oluşturulmuş bir makinede kırılır.

Mukavemet, megapaskal ( Mpa ) veya pound/inç kare (psi) cinsinden ölçülür. Test için ASTM (American Society for Testing and Materials) standardı C39 kullanılır. Beton karışımının belirli bir görevin gerekliliklerini karşılaması gerektiğinden, basınç dayanımı çok önemlidir.

Basınç dayanımı, bir nesnenin bir bölgesindeki, o elemanın tamamen çökmesi üzerine tek eksenli sıkıştırma gerilimi olarak tanımlanır. Sıklıkla, basınç dayanımı deneysel olarak basınç uygulanarak belirlenir. Basınç testinin sonucu, aşağıdaki diyagramda gösterilen gerilim-uzama eğrisidir:

Beton basınç dayanımının önemi

Beton, çimento, su, kaba ve ince agregalar ile kaba ve ince kumdan oluşan yapay bir taştır. Su ve çimento başlangıçta karıştırıldığında, agrega parçacıklarını kaplayan plastik (macun) bir kombinasyon oluşur. Su ve çimento, hidrasyon olarak bilinen kimyasal bir reaksiyona girer ve beton tipik olarak iki saat içinde macun benzeri bir durumdan katı bir duruma dönüşür. Beton sertleştikçe direnmeye devam edecektir. 28 günlük dayanım, standarda göre betonun nihai basınç dayanımı için referans noktasıdır. Mukavemet kriterleri, genellikle inşaattan 28 gün sonra basınç altında ezilen beton silindirlerin testlerine dayanır. Ortaya çıkan direnç, beton karakteristiği veya f’c olarak adlandırılır .

Betonun mukavemetini artırma süreci

Betonun kürünü aldıktan sonraki ilk hafta ile on gün arasında, donmaması veya kurumaması çok önemlidir, çünkü bu koşullardan herhangi biri betonun mukavemetini bozar. Teorik olarak, beton nemli bir ortamda depolandığında mukavemet geliştirecektir. Ancak uygulamada, beton dayanımının yaklaşık %90’ı ilk 28 günde elde edilir.

Beton, esas olarak minimum çekme dayanımına sahiptir (genellikle yüzde 10 ila 15 basınç dayanımı) ve sonuç olarak nadiren takviye çubukları (betonarme) gerektirir. Betonun basınç dayanımı, malzemelerinin kalitesi ve miktarı ve kürlenme durumu gibi birçok değişken tarafından belirlenir.

Su-çimento oranı en önemli dayanım göstergesidir. Genel olarak, bu oran ne kadar küçük olursa, betonun nihai dayanımı o kadar yüksek olur. Minimum su-çimento oranı 0,3 civarındadır, böylece tüm çimento parçacıkları su ile temas halindedir (tam hidratasyon sağlar).

Gerçekte, beton karışımına kullanılabilir bir kıvam vermek için su-çimento oranı genellikle 0,4 ila 0,6 aralığındadır, böylece kalıp içine ve donatı çubuklarının etrafına dökülebilir. Hidrasyon için kullanılmayan su sertleşmiş karışımdan buharlaştıkça beton giderek sertleşir. Beton levha gibi büyük bileşenler için, özellikle büzülmeden önemli miktarda su sorumluysa, bu tür bir büzülme ek çekme gerilimine neden olabilir.

Tüm malzemelerde olduğu gibi, beton da termal etkiler nedeniyle hacim değişikliklerine dayanır; sıcak havalarda, hidrasyon sürecinden gelen ısı bu sorunu şiddetlendirir. Beton düşük elastikiyete sahip olduğundan, büzülme ve sıcaklık dalgalanmaları sonucu sıklıkla çatlar. Örneğin, yeni dökülmüş bir beton plak sıcaklıktaki bir değişiklik nedeniyle genleştiğinde, beton ile ortam havası arasındaki sürtünmenin üstesinden gelinerek karışımda basınç-iç gerilmeler oluşur.

Betonun çekme dayanımı, aynı sürtünmeyi tolere etmek için yetersizdir. Bu nedenle, büzülme derzleri, kaçınılmaz çatlakların yerini kontrol etmek için sıklıkla kullanılır ve sıcaklık ve büzülme takviyesi, önceden belirlenmemiş yönlere yerleştirilir. Bu güçlendirme, çekme gerilimlerini karşılamak ve çatlak genişliğini azaltmak için tasarlanmıştır.

Isıl işlemler ve büzülmeden kaynaklanan gerilmelere ek olarak, beton ayrıca sünme nedeniyle deforme olur. Bir malzemenin şiddetli strese uzun süre maruz kalması sürünmeye neden olur. Sürünme, sabit yükler gibi kalıcı yükler büyük gerilimlere neden olduğunda meydana gelir.

Örneğin, bir beton kirişte sürünmeye atfedilebilecek uzun vadeli ilave sapma, kirişin elastik özelliklerinden kaynaklanan ilk sapmanın iki katına kadar çıkabilir. Artan bu deformasyonu önlemek için sabit yüklerin neden olduğu gerilimler korunmalıdır. Tipik olarak, bu, takviye çeliğinin betona dahil edilmesiyle elde edilir.

Bileşenlerin betonun dayanımına etkisi

Beton için bileşenlerin ağırlığı ve hacmi değişebilir. Amaç, mümkün olan en düşük maliyetle optimum güç ve performans elde etmektir. Aşınma direnci, aşırı iklimlerde dayanıklılık veya su geçirmezlik gibi ara sıra benzersiz kriterler vardır, ancak bu özellikler tipik olarak dayanıklılıkla ilgilidir. Bazen, tüm yapısal gereksinimlere daha düşük bir fc uysa bile daha güçlü betonlar belirtilir.

Daha önce tartışıldığı gibi, dayanıklı beton, düşük bir su-çimento oranı gerektirir. Bu nedenle, yalnızca yüksek bir çimento yüzdesini koruyarak, işlevsel beton üretmek için yeterli su tüketilebilir gibi görünmektedir . Çimento, betonun en sık kullanılan bileşenidir ve kullanımı yakından izlenmelidir.

Beton hacminin yüzde 60-75’i agregalardan oluştuğu için kalitesi çok önemlidir. Çok zayıf agregalardan mükemmel beton yapmak imkansızdır. İnce ve kaba agregaların tesviyesi çok önemlidir, çünkü çok çeşitli ebatlar gerekli çimento hamuru miktarını en aza indirir. Uygun şekilde derecelendirilmiş parçacıklar da beton karışımının verimini arttırır.

Betonun çekme dayanımı nedir?

Çekme mukavemeti, betonun gerilme altında gerilmeye veya kırılmaya karşı direnç gösterme yeteneğidir ve beton yapılardaki çatlakların boyutunu ve sıklığını etkiler. Çekme kuvvetleri betonun çekme dayanımını aştığında çatlaklar oluşur. Geleneksel beton, basınç dayanımına kıyasla oldukça düşük bir çekme dayanımına sahiptir. Bu da çekme gerilmesine maruz kalan beton yapıların çelik gibi çekme mukavemeti yüksek malzemelerle güçlendirilmesini zorunlu kılmaktadır.

Betonun çekme dayanımını doğrudan test etmek zordur, bu nedenle dolaylı yöntemler kullanılır. Eğilme mukavemeti ve yarmada çekme mukavemeti testleri en yaygın indirekt yöntemlerdir. Beton silindirler üzerinde çekme testleri kullanılarak, betonun yarmada çekme dayanımı belirlenir. ASTM C496 uyarınca testler yapılacaktır.

Betonun eğilme dayanımı nedir?

Betonun dayanımını ölçmek için kullanılan bir diğer dolaylı test ise eğilme dayanımıdır. Bu, donatısız bir beton döşeme veya kirişin eğilme hatasına direnme yeteneği olarak tanımlanır. Diğer bir deyişle betonun eğilme kabiliyetidir.

Beton karışımına bağlı olarak, eğilme dayanımı tipik olarak basınç dayanımının yüzde 10 ila 15’i kadardır. ASTM C78 ve ASTM C293, betonun eğilme dayanımını değerlendirmek için kullanılan iki standart testtir. Veriler, megapaskal cinsinden kırılma modülü (MR) cinsinden verilmiştir.

Eğilme mukavemeti testi, beton kürü ve hazırlığına son derece duyarlıdır. Bu test nemli bir numune kullanılarak yapılmalıdır. Sonuç olarak, betonun dayanımı açıklanırken, daha doğru oldukları için basınç dayanımı testi sonuçları kullanılır.

Beton dayanımında etkili faktörler

Su / çimento oranı

Daha düşük bir su-çimento oranı, daha güçlü ancak üzerinde çalışılması daha zor olan beton üretir. Verimliliği korurken uygun güç seviyesine ulaşmak için iyi bir denge sağlanmalıdır. Bu da doğru bir karıştırma planı ile mümkündür.

Optimum karıştırma planı

Geleneksel beton su, çimento ve çakıl-kum karışımından oluşur. Bu bileşenlerin doğru oranı, yüksek beton dayanımı elde etmek için esastır. Yüksek akışkanlığa sahip bir karışımla beton dökmek basit olabilir, ancak bitmiş ürün kırılgandır ve betonun mukavemetini azaltır.

Beton karıştırma süresi

Optimum karıştırma süresi, betonun mukavemeti için çok önemlidir. Belirli bir noktada, karıştırma süresiyle birlikte mukavemet artar, ancak uzun süreli karıştırma, aşırı su buharlaşmasına ve karışım içinde küçük parçacıkların oluşmasına neden olabilir. Sonuç olarak, betonun etkinliği ve dayanıklılığı azalır. Optimum karıştırma süresi için altın bir kural yoktur, çünkü kullanılan karıştırıcı tipi, hızı ve bileşenleri gibi bazı değişkenlere göre değişir.

Çözüm

Beton dayanımını ölçmek ve izlemek için bir teknik seçerken, proje yöneticileri her bir tekniğin operasyonel planlarını nasıl etkileyeceğini değerlendirmelidir. Bazı somut test işlemleri yerinde yapılabilirken, bazılarının laboratuvarda yapılması gerekir. Proje yöneticilerinin kararlarını etkileyen tek konu zaman değildir. Beton yapının kalitesi üzerinde doğrudan bir etkisi olduğu için test prosedürünün kesinliği çok önemlidir.