Beton Havası

Makalemizde betondaki hava boşluğu üzerine bir yazı yazmaya çalışacağım. İlk olarak 1930 yıllarında beton imalatı esnasında katkı yardımı ile betona hava sürüklenmiştir. Günümüzde de hava sürükleyici katkılar kullanılarak imalat yapılmaktadır. Çok yaygın olmasa da özel olarak üretilen hava sürükleyici çimentolar da kullanılmaktadır. Hava sürüklenmiş beton çimento hamurunda birbirlerine çok yakın, düzenli bir şekilde dağılan, birbirleri ile bağlantıları olmayan, çok miktarda ve küçük (0,05 ve 1,50 mm çapında) hava kabarcıklarıdır.

Hava sürüklenmiş beton ile hapsolmuş hava birbiri ile karıştırılmamalıdır. Hapsolmuş hava, yerleştirilen taze betonda rastgele oluşmuş ve rastgele dağılım gösteren hava boşluklarıdır. Sürüklenmiş havaya göre oluşan boşluklar daha büyük çapta oluşmaktadır. Sürüklenmiş hava kabarcıklarında aralarında bağlantı olmamaktadır; fakat hapsolmuş havada ise boşluklar arasında bağlantı bulunabilmektedir. Betonda fazla miktarda hapsolmuş havanın bulunması beton dayanımını düşürmektedir. Sürüklenmiş hava ise, istenerek oluşturulan hava kabarcıklarıdır. Hava sürükleyici katkılar yardımıyla çimento hamuru içerisinde birbiri ile bağlantıları olmayan ve beton içerisinde düzenli bir şekilde dağılan çok sayıda hava kabarcıkları oluşturulmaktadır. Oluşan bu hava kabarcıkları sayesinde betonun işlenmesini kolaylaştırmaktadır. Hava sürüklenmemiş betona göre daha yumuşak bir beton elde edilmektedir. Oluşan hava boşlukları da beton prizini tamamladıktan sonrada  yerlerini korumaktadır.

Hava Sürüklenmiş Betonun Yararları

Hava sürüklenmiş betonun bir çok yararları vardır bunları sıralarsak.

Dona Karşı Dayanıklık

En çok bilinen faydalarından biri elbette dona-çözülme direncini arttırmasıdır. Buza dönüşen suyun hacmi yaklaşık olarak %9 arttığından beton içerisinde bulunan suyun donması demek, betonda gerilmelere neden olmaktadır. Bu gerilmeler sonucu betonda çatlaklar oluşmakta ve betonun kullanılmaz hale gelmesine bile sebep olabilmektedir. Beton içinde bulunan su genelde jel, kapiller, ve agrega ki bulunan boşluklarda yer almaktadır. Donma sırasından itilen suyun beton içinde bulunan boşluklara girmesi sağlanmalıdır. Bunun içinde betonda yeterli miktarda hava kabarcıkları oluşturulmalıdır. 1 cm3 hava sürüklenmiş bir beton içersin de yaklaşık olarak 60,000 hava boşlukları yer almaktadır (Whiting and Nagi, 1998). Betonda yeterli miktarda hava boşluğu olacağından betonda gerilmeyi önleyecektir.

İşlenebilirliği Arttırır

Oluşan yuvarlak boşluklar sayesiyle yumuşak bir beton elde etmiş olursunuz. Bu size hem betonun yerleştirilmesinde fayda sağlayacaktır. Daha düşük su / çimento oranında beton üretmenize olanak tanıyacaktır.

Ayrışma ve Terlemeyi Azaltır

Düşük oranda su kullanıldığı için hava boşlukları agrega ve çimentonun çökmesini önlemektedir.

Sülfat ve Alkali-Silika Reaksiyonlarına Kaşrı Direnç Sağlar

Oluşan reaksiyon sunucu meydana gelecek olan genleşmeye karşı sürüklenmiş hava boşlukları yer sağlayacağı için Sülfat ve Alkali-Silika reaksiyonlarına karşı da direnç sağlamaktadır.

Hava Sürüklenmiş Betonun Zararları

Elbette beton içersin de oluşan boşluklar beton dayanımını olumsuz etkilemektedir. Arttırılan her %1 hava  betonda dayanımı %2 ila %6 arasında zayıfladığı gözlenmiştir. Bunun önüne geçebilmek için hava sürüklenmiş betonların tasarımı yapılırken daha düşük seviyelerde su/çimento oranı ve kullanılacak ince agregayı kısrak tasarlamak bir nebze olsa da önleyecektir.

Artı olarak sürüklenmiş hava kabarcıklarının birleşerek zayıf nokta oluşturduğu da gözlenmiştir. Genellikle kaba agrega çevresinde oluşup agrega ile çimento arasındaki bağı zayıflatmaktadır. Bununda önüne geçebilmek için ağaç reçineli katkıların ve kaliteli katkıların kullanılmasına önem gösterilmelidir.

A. Erdem TANDIRLI tarafından yapılan bir araştırmada sürüklenen havanın artışı beton slump yükseltirken, sertleşmiş beton mukavemetini de düşürmekte olduğu gözlenmiştir.

Kıyaslanacak karışım yukarıdaki tablo baz alınarak hazırlanmıştır.

Bu tabloda da artan hava içeriği ile birlikte betonda slump değerini yükseltiği görülmektedir.

Bu tablomuzda da artan hava içeriğinin beton dayanımlarını düşürdüğü görülmektedir. Tabloları özetlemek gerekirse; artan hava betonda kıvamı arttırırken beton dayanımını da aşağı çekmektedir.

Sürüklenen Havayı Etkileyen Faktörler

Beton tasarımı yapılırken sürüklenen hava miktarını etkileyecek faktörler de göz önüne alınmalıdır. Bunlar

Çimento

Kullanılan çimento miktarı ve betondaki havayı etkileyen önemli hususlardan biridir. Kullanılan çimento miktarı ne kadar az olursa sürüklenen hava da o kadar çok olacaktır. Özgül yüzey alanı yüksek olan çimentolar da da hava miktarı daha az olmaktadır. Hava sürükleyici çimentoların kullanımı da havayı etkileyen bir diğer husustur.

Agrega

Beton bileşenlerinden biri olan agrega da elbette hava miktarını etkilen bir diğer faktördür.  Kullanılan agraganın Dmaxı artıkça betona sürüklenecek hava miktarı azalacaktır; bunun sebebi artan çap daha az harç gerektireceğinden hava miktarı da azaltacaktır; aynı şekilde kullanılan ince (kum) agreganın  incelik modülü de havayı etkileyen bir diğer faktördür. İncelik modülü düşük olan agregada daha az hava sürüklenmektedir.

Su/Çimento Oranı

Su çimento oranın yüksek olması betonda daha fazla hava olmasına neden olmaktadır. Örneğin 16 cm slump lu bir beton 8 cm sluplu bir betona göre daha fazla hava barındırmaktadır. Fakat 16 cm sluptan fazla betonlarda hapsolan hava betonun sulu olacağından dolayı hapsolan havanın beton içerisinde durması zorlaşmaktadır.

Vibrasyon

Normal uygulanan vibrasyon hapsolan havayı dışarı çıkartmaktadır; fakat aşırı uygulanan vibrasyon da sürüklenen havayı da dışarı çıkartmaktadır. Vibrasyon normal süre içersin de uygulanmalıdır.  Vibrasyon işlemi yapılırken, vibratör betona hızlı bir şekilde daldırılmalı, fakat çıkartırken de yavaşça çıkartılmalıdır. Vibratör beton içerisinde  10-15 saniye durdurulması yeterli olabilmektedir. Vibrasyon işlemi beton yüzeyinin yayılması ve yüzeyinde oluşacak ince bir şerbet tabakası oluşturacak şekilde yapılmalıdır.

Kimyasal Katkılar

Betonda kullanılan akışkanlaştırıcı ve priz geciktirici beton katkıları betona bir miktar hava sürüklemektedir. Bu yüzden katkılı betonlarda hava sürükleme oranı daha fazla olacaktır.

Beton İçindeki Havayı Ölçme

Beton içindeki havayı ölçmek için çeşitli metotlar bulunmaktadır.

Sertleşmiş Betondan Sürüklenmiş Havayı Bulma

ASTM C 457 de bahsedilen bir yöntem sertleşmiş bir betondan alınan numune yüzeyi pürüzsüz bir hale getirilerek bir mikroskop yardımı ile hava kabarcıkları tek tek sayılarak hava kabarcıkları arasındaki mesafeyi ölçerek tespit etmek. Bu yöntem çok zor ve uzun sürmektedir.

Birim Ağırlık ve Hacim Yöntemi

Birim ağırlık ve hacim yöntemi ile referans beton baz alınarak içine hapsolan hava miktarı tespit edilmektedir.

Basınç Yöntemi

En çok uygulanan ve pratik yöntemlerden biri Basınç yöntemi ile beton içersin de bulunan hava miktarını tespit etme yöntemlerindendir. Taze beton içindeki havayı ölçmek için TS EN 12350-7 (Beton- Taze beton deneyleri- Bölüm 7: Hava içeriğinin tayini- Basınç metotları) standardını uygulayacağız. Bu aşamalara göz atmadan önce bize gerekli olacak aletler;

1. Beton Hava Metre Aleti (Hava Ölçer)
2. Düzeltme bıçağı yada mala
3. Bez (Flanş yüzeyini temizlemek için)
4. Piset yada şişe

Hava Metre

Bu deneyde kullanacağımız 7 lt hava metre kovası

Üstünde gösterge ve pompası olan üst kapağı.

Deneyin Yapılışı

Aldığımız taze betonu deneye tabi tutmadan önce iyice karıştırınız. 7 Lt kovamızı 3 kademe ve her kademeye 25 defa şişlenip tokmakla havasını çıkartınız.

3 kademede doldurduktan sonra düzeltme bıçağı yada mala yardımı ile yüzeyini düzeltiniz. Bir bez yardımı ile kocanın yanaklarını temizleyiniz. Silmezseniz betona vereceğimiz hava flanştan kaçacağından doğru sonuç alamazsınız.

Tırnakları indirip mandalı kapatınız. (Hava metre cihazların emniyet kilidi değişiklik gösterebilir)

Kapağımızı sağlam bir şekilde kapattıktan sonra vanalardan su doldurunuz.

Diğer vanadan su çıkana kadar ilave ediniz.

Su çıktıktan sonra parmağınızla ağzını kapatıp açınız beton ile üst kapak arası komple su ile dolması gerekiyor. Kabarcıklar çıkacaktır parmağınızı koyduğunuzda kabarcıklar bitene kadar parmağınızla kapatıp açınız.

Su doldurma işlemi bitikten sonra vanaları kapatınız.

Hava boşaltma kapağını da sıkıca kapatınız.

Hava pompalamaya başlayabiliriz.

Gösterge 0 gelene kadar pompalayınız. Fazla hava pompalarsanız hava boşaltma kapağını hafifçe gevşetip 0 gelene kadar havayı boşaltınız.

Depoladığımız havayı artık betona verebiliriz. Hava boşaltma vanasına basınız ve depoladığımız havayı betona verip sayacımıza bakalım.

Hava sürükleyici katkı kullanılmayan bir beton için %2,0 hava normal bir değer.

Şimdi aynı işlemi %0,03 hava sürükleyici kullanılan bir betonda deneyelim. Aldığımız sonuç %4,2

Beton içerisindeki havayı bu yöntemle bulmuş olduk. Fazla sürüklenen hava betonda her ne kadar kıvamı artırsa da aşırı sürüklenen hava beton dayanımında düşüklüğe sebep olacaktır. Beton tasarımı aşamasında bunlar göz önüne alınarak çalışmalar yapılmalıdır.

Basınç Metodu ile beton içerisindeki havayı bulmamızda bize yardımcı olan Kalite Kontrol Teknikeri Sayın Miraç KAYA’ya teşekkür ederim.

Kolay gelsin.