1

AGREGALAR

Agregalar, beton yapımında çimento ve su ile birlikte

kullanılan, kum, çakıl, kırmataş gibi taneli

malzemelerdir. Beton hacminin yaklaşık %75’ni agrega

oluşturmaktadır.

Beton yapımında kullanılan en pahalı malzeme

çimentodur. Agrega ise ucuz bir malzemedir. Bu

nedenle, istenilen kalitedeki betonda mümkün olduğu

kadar fazla agrega kullanmak maliyeti düşürmektedir.

Agrega betonun teknik özelliklerine önemli katkılarda

bulunmaktadır. Bu katkılar;

� Çimento hamuru zamanla kuruyarak büzülme

gösteren bir malzemedir. Agrega, beton içerisindeki

büzülmeden dolayı oluşabilecek hacim değişikliğini

engellemektedir. Böylece çatlaklarda engellenmektedir.

� Agregalar genelde dayanıklı ve sert malzemelerdir,

bu nedenle betonun dayanımının yüksek olmasına

katkıda bulunmaktadır. Ayrıca betonun aşınmaya karşı

direncini artırmaktadır. Beton malzemelerin karışım

2

oranlarının bulunması için, gradasyon, en büyük tane

boyutu, su emme kapasitesi, birim ağırlık ve özgül

ağırlık değerlerinin bilinmesi gerekmektedir. Bunlarla

birlikte tane şekli, yüzey dokusu, yabancı malzemelerin

türü ve miktarı, aşınmaya dayanıklılığı, dona dayanımı,

elastisite modülü ve ısısal özelliklerinin bilinmesi

değişik uygulamalar için gerekmektedir.

Agregaların sınıflandırılması ve tanımlar

Agregalar genel olarak şu şekilde sınıflandırılır;

� Kaynağına göre; Doğal Yapay

� Birim ve özgül ağırlıklarına göre; Normal Hafif Ağır

� Tane büyüklüğüne göre; İri İnce Yapay

� Tane şekline göre; Yuvarlak Köşeli

3

Yassı Uzun

� Yüzey dokusuna göre; Düzgün Granüler Pütürlü Kristalli Petekli Uzun

� Elde edilişlerine göre; Doğal Yan ürün Isıl işleme tabi tutulmuş

� Jeolojik orijinlerine göre; Volkanik Tortul Metamorfik

� Mineralojik yapılarına göre; Silis mineralli Karbonat mineralli Mikalı

� Reaktif özelliklerine göre; Reaktif Reaktif olmayan (Reaktif silis ve reaktif karbon çimento içindeki alkalilerle reaksiyona girer.)

4

Doğal agregalar

Nehir yatakları, eski buzul yatakları, deniz ve göl

kenarları, taş ocaklarından alınan ve üzerinde kırma ve

yıkama ve sınıflandırma dışında hiçbir işlem yapılmamış

agregalardır.

Kum, çakıl ve kırmataş en çok kullanılan doğal

agregalardır.

Hafif beton yapımında kullanılan ponza taşı ve bims gibi

hafif agregalar ile ağır beton yapımında kullanılan

hematit, magnetit ve barit gibi demir cevherleri de bu

sınıfa girmektedir.

Yapay agregalar

Beton üretimi ile doğrudan ilgisi bulunmayan bir

endüstride yan ürün veya atık malzemelerdir. Bunun

yanında, ısıl işlem uygulanmış agregalarda bu sınıfa

girer. En çok kullanılan yapay agregalar şunlardır;

Yüksek fırın cürufu

Yüksek fırınlardan elde edilir.

5

Demir üretmek amacıyla, demir oksidin yüksek fırın

ocaklarında yüksek sıcaklığa tabi tutulması esnasında

elde edilen yan üründür. Fırından eriyik olarak dışarı

çıkartılan ve kalsiyum, silis ve alümin topluluğundan

oluşan sıcak cürufun ani olarak soğutulmasından elde

edilen amorf yapıya sahip bir malzemedir. Yavaş yavaş

soğumaya tabi tutulursa, kristal yapı oluşmaktadır.

Amorf yapıya sahip olan öğütülerek çimento içerisinde

katkı maddesi olarak kullanılır. Kristal yapıya sahip olan

ise, betonda agrega olarak kullanılmaktadır.

Genleştirilmiş kil agregası

Kilin, döner fırında 1000–1200 oC’ de pişirilmesi ile kil

içerisinde bulunan gazların hapsolması dolayısıyla kilin

hacminde bir artış meydana gelmekte ve böylece

yoğunluğu 1.4 ile 1.8 t/m3 arasında değişen hafif ve

yuvarlak taneli malzeme oluşmaktadır.

Uçucu kül

Termik santrallerde yakıt olarak kullanılan pulverize

kömürün yanması sonucu ortaya çıkan ve baca

6

tarafından çekilen gazlarla birlikte yukarı çıkan çok

ince kül tanecikleri çimento üretiminde ve beton katkı

maddesi olarak kullanılabilir. 1100–1200 oC’ ye kadar

pişirilirse, yuvarlak taneli agrega elde edilebilmektedir.

Bu taneler hafif beton yapımında kullanılır.

Perlit

Bünyesinde %2–6 arasında su bulunduran gri renkli bir

kayadır. Kırılarak, 800–1150 oC’ ye kadar pişirilince

genleşir ve hacmi 10–30 kat büyür. Yoğunluğu düşüktür.

Hafif beton üretiminde kullanılır.

Normal, hafif ve ağır agregalar

� Özgül ağırlığı 2.4–2.8 arasında değişen agregalar

normal ağırlıklı agregalardır. Bu agregalar kullanılarak

yapılan betonlara, beton denir. Kum, çakıl ve kırmataş

bu sınıfa girer.

� Özgül ağırlıkları 2.4’ ten küçük olanlara hafif agrega

denir. Genleştirilmiş kil, bims ve perlit bu sınıftadır. Bu

agregalarla üretilen betonlara, hafif beton denir.

7

� Özgül ağırlıkları 2.4’ ten büyük olanlar ağır

agregalardır. Hematit, magnetit ve barit gibi demir

cevherleri bu sınıfa girer. Bu agregalarla üretilen

betonlara, ağır beton ismi verilmektedir.

İnce ve iri agregalar

� Türk standartlarına göre, 4.0 mm göz açıklıklı kare

delikli elekten geçen agregaya ince agrega, bu elek

üzerinde kalan agregaya ise iri agrega ismi verilir.

� Kırmataşın elenmesi sonucu elde edilen 4 mm’ den

küçük taneli ince agregaya kırma kum adı verilir.

� Kum, kırma işlemine tabi tutulmamış ince agrega,

çakıl ise kırma işlemine tabi tutulmamış iri agregadır.

� Beton agregası olarak kullanılabilecek ince agreganın

en küçük boyutu 0.25 mm dir. 0.25 mm’ den daha küçük

tanelere sahip olan agregaya filler ismi verilmektedir.

� Beton üretimi için kullanılacak agreganın en büyük

tane çapı 100 mm’ yi hatta 63 mm’ yi geçmemektedir.

Baraj yapımında kullanılan kütle betonunda ise, en

büyük tane çapı 150 mm’ ye kadar çıkabilmektedir.

8

� İnce ve iri agrega karışımına karışık agrega ismi

verilmektedir.

� Agrega ocağından veya konkasörden elde edilerek,

boy sınıflarına ayrılmadan olduğu gibi kullanılan doğal

agregaya tuvenan agrega ismi verilmektedir.

Yuvarlak, köşeli, yassı ve uzun agregalar

Taneleri küresel veya küresel şekle yakın olan

agregalara yuvarlak agrega ismi verilmektedir. Nehir

yataklarında bu tür agregalar bulunur.

Kırmataş agregalar köşeli bir yapıya sahiptir.

Yassı ve uzun taneler, beton için şekilce kusurlu

tanelerdir. Türk standartlarında, agreganın en büyük

boyutunun en küçük boyutuna oranı 3 kattan büyük ise,

bu agrega taneleri kusurlu taneler olarak

adlandırılmaktadır. Bu standartta kusurlu tanelerin

%50’den fazla olması istenmemektedir. Genel olarak

da, dünyada çapında kusurlu tanelerin %10-15’den fazla

olması istenmemektedir.

9

Şekil Agregaların mümkün olan geometrileri

İşlenebilirliğe etkisi

Agrega tanelerinin geometrik şekilleri, betonun

işlenebilme özelliğini çimento hamurunun miktarından

dolayı etkilemektedir. Karışım esnasında yeterli

miktarda çimento hamurunun olmaması nedeniyle,

agreganın yüzeyi tam olarak çimento hamuru ile

sarılamaz ve agregaların birbiri ile sürtünmesi meydana

gelir. Açılı tanelerde, agrega yüzeyinin hacmine oranı

oldukça büyüktür. Dolayısıyla, agrega tanelerinin

yüzeyini kaplamak için oldukça fazla çimento hamuruna

ihtiyaç duyulmaktadır. İğne şekilli ve uzun olan

agregalardan sakınılmalıdır. Çünkü bu taneler arasındaki

10

etkileşim oldukça fazladır ve yüzeyin hacme oranı

oldukça fazla olduğundan fazla miktarda çimento

hamuruna ihtiyaç duyulacaktır. Yine bu agregalarda

zayıf kırılma bölgelerinin oluşması kaçınılmazdır.

Mekanik özellikler üzerine etkisi

İri agregalar ile çimento hamuru arasındaki mekanik

bağdan dolayı, mekanik özellikler etkilenebilmektedir.

Agrega geometrisindeki aşırı değişikliklerden dolayı,

betonda iç gerilme yığılmaları oluşabilmektedir.

Böylece, agrega ile çimento hamuru arasındaki bağ

kırılması daha kolay olmaktadır. Agreganın yüzeyinin

pürüzlü olması mekanik özellikleri iyileştirmektedir.

Ayrıca agreganın mineralojik yapısı, agrega ile çimento

hamuru arasındaki bağın dayanımını etkilemektedir.

Çünkü agrega ile çimento hamuru arasında kimyasal bir

reaksiyon oluşmaktadır. Köşeli agregalarla yapılan

betonlarda, su ihtiyacı artmakta fakat agrega taneleri

ile çimento hamuru arasındaki aderans iyi olmaktadır.

Kaplan tarafından yapılan araştırmalarda, köşeli

11

agregalarla yapılan betonların eğilme ve basınç

dayanımlarında sırasıyla %31 ve %22’lik artışın olduğu

görülmüştür.

Agregadan numune alma işlemleri

Agreganın kalitesini tayin edebilmek için, o agregayı

temsil edebilecek malzeme numunesi üzerinde

gözlemlerde bulunabilmek, deney çalışmalar yapmak

gerekmektedir. Doğru bir şekilde alınamamış numuneler

üzerinde yapılan deneylerin hiçbir önemi yoktur.

Beton agregalarından numune alma yöntemi TS 707’ de

belirtilmektedir.

Agrega deneyleri için gerekli numune ağırlıkları

Numune ağırlığı, agreganın en büyük tane boyutuna göre

değişmektedir. ASTM standartlarına göre, ince agrega

için en az 10 kg numune alınması gerekmektedir. İri

agregada ise, en büyük tane boyutuna bağlı olarak 10–

150 kg arasında numune gerekmektedir. İri agrega

miktarı aşağıdaki formüle göre de

hesaplanabilmektedir.

12

İri agrega miktarı ≥ 2× en büyük agrega boyutu (mm)

Büyük miktardaki agrega numunesinin daha küçük

numune haline getirilmesi

� Çeyrekleme yöntemi

Çeyrekleme yönteminde numune kürek ile yığılarak huni

şekli oluşturulur. Huni şeklindeki agrega yığını, daire

oluşturulacak şekilde küreğin tersi ile yayılır. Daire

planda dört eşit parça oluşturacak şekilde kürekle

çizilir. Karşılıklı iki daire dilimi alınarak numune

oluşturulur. Şayet elde edilen numune miktarı fazla ise,

aynı işlemler tekrar edilerek, yeni numune elde edilir.

Şekil Çeyrekleme yöntemi

13

� Bölgeç aygıtı kullanılarak

Bölgecin kaplarında biriken ikiye bölünmüş agrega

yığınından birisi, küçültülmüş numune olarak

kullanılmaktadır.

Şekil Bölgeç yöntemi

Elek analizi ve gradasyon

Agrega yığını içerisindeki tanelerin büyüklüklerine göre

dağılımına, gradasyon veya granülometri ismi

verilmektedir. Gradasyonun belirlenmesinin amacı,

agrega yığını içerisinde hangi tane boyutundan ne kadar

bulunduğunu tespit etmektir.

14

Agrega numunesindeki tanelerin değişik boyutlarda

olması, sabit bir hacim içerisinde yer alan agrega

taneleri arasında daha az boşluk bulunmasına yol

açmaktadır.

Beton üretimi için yapılan hesaplarda iki önemli hedef

vardır;

� Betonun istenilen günde istenilen minimum dayanımı

sağlaması,

� Taze betonun istenilen ölçüde işlenebilir (ayrışma

olmadan, kolayca karılabilir, taşınabilir, yerleştirilebilir,

sıkıştırılabilir ve yüzeyi düzeltilebilir) olmasıdır.

Karışımdaki su miktarı, taze betonun işlenebilme

özelliğini etkilemektedir. Su miktarı arttıkça

işlenebilirlik iyi olmaktadır. Ancak su/çimento oranı

arttıkça beton dayanımı ve dayanıklılığı azalmaktadır.

Taze betonun işlenebilme özelliği, agrega

gradasyonundan direk olarak etkilenmektedir.

Gradasyon uygun olmadığı zaman, istenilen işlenebilmeyi

elde etmek için betona daha çok su katmak

15

gerekmektedir ki, bu durumda su/çimento oranı

artmakta, betonun dayanımı ve dayanıklılığı

azalmaktadır. Bu durumda, çimento miktarının da

artırılması gerekmektedir. Çimento miktarının

artırılması, sertleşmiş betonda daha fazla büzülme

oluşmasına yol açmakta ve ekonomik beton elde

edilememektedir. Betonda kullanılan kum çok ince

tanelerden oluşursa, taze betonun işlenebilirliği

artmakta fakat su ihtiyacı da artmaktadır.

Şayet kumdaki iri taneler fazla ise, işlenebilme

azalmakta ve segregasyon oluşmaktadır. Elde edilen

betonun yüzeyinin düzeltilmesi de güçleşmektedir.

Bu nedenle, hem iri agregayı hem de ince agregayı

oluşturan tanelerin büyüklüklerine göre uygun bir

dağılım göstermesi gerekmektedir.

Agrega gradasyonu, elek analizi yöntemiyle

bulunmaktadır.

16

Elek boyutları

Türk standartlarında kullanılan kare delikli eleklerin

elek göz açıklıları mm olarak şöyledir;

125; 90; 63; 31.5; 16; 8; 4; 2; 1; 0.5; 0.25;

ASTM standardında mm olarak şöyledir;

100; 90; 75; 63; 50; 25; 19; 12.5; 9.5; 4.75; 2.36; 1.18;

0.60; 0.30; 0.15

İnce ve iri agregayı ayıran elek boyutu, Türk

standartlarında 4 mm, ASTM standartlarında ise, 4.75

mm dir.

Elek analizi

Elek analizini yapabilmek için, standart boyuttaki

elekler büyükten küçüğe doğru elek sarsma makinesinin

üzerine yerleştirilir. En alt kısma deliksiz toplama kabı

konur. Agrega 110±5 oC sıcaklıkta değişmez ağırlığa

gelinceye kadar kurutulur. Numune en üstteki eleğe

yerleştirilir ve sarsma işleminden sonra her bir elek

üzerinde kalan agrega miktarları tartılıp kaydedilir.

17

Elek analizi sonuçlarının hesabı ve grafik çizimi

Hesaplamalar aşağıda verilen tablodaki gibi yapılır.

Tablo Elek analizi sonuçlarının hesabı Standart Elekler

mm

Elek Üzerinde

Kalan Miktar(gr)

Elek Üzerinde

Kalan Miktar(%)

Elek Üzerinde

Kalan Yığışımlı Miktar(%)

Elekten Geçen

Miktar(%)

63.0 31.5 16.0 8.0 4.0 2.0 1.0 0.5 0.25 Kap TOPLAM

0 5200 2220 4580 1780 2020 1200 1400 1020 580

20000

0.0 26.0 11.1

22.9 8.9 10.1 6.0 7.0 5.1 2.9

0.0 26.0 37.1 60.0 68.9 79.0 85.0 92.0 97.1

100.0

100.0 74.0 62.9 40.0 31.1 21.0 15.0 8.0 2.9 0.0

Şekil Gradasyon eğrisi

18

Elek analizi sonuçlarının daha iyi görülebilmesi için,

şekilde gösterilen grafik çizilmektedir.

Gradasyon eğrisine bakarak ince agrega (kum) miktarını

bulmak mümkündür. Yukarıdaki eğride, karışım

içerisindeki kumun miktarı %31.1 dir.

Bu eğriyi kullanarak, belirli bir agrega boy gurubuna

giren agrega miktarını da bulmak mümkündür. Örneğin,

31.5mm ve 16mm açıklıklı eleklerden geçen miktarlar

sırasıyla %74.0 ve %62.9 dur. O halde, 31.5mm’ den

küçük ve 16mm’ den büyük olan tanelerin miktarının,

toplam numune içerisinde %74.0-%62.9=%11.1 olduğu

görülmektedir.

Kesikli granülometri (boşluklu granülometri)

Şekil(a)’da gösterildiği gibi, agrega taneleri üniform bir

boyuta sahip olduğu zaman, agrega taneleri arasındaki

boşluk hacmi en fazla olur. Şekil(b)’deki gibi, agrega

boyutları değişken olduğu zaman, küçük boyutlu

agregalar boşlukları doldurur ve böylece daha çimento

19

hamuru gerekir. Şekil (c)’de, büyük boyutlu agrega

yerine, daha fazla en büyük tane boyutu kullanılırsa,

yine boşluk hacmi azaltılır. Kesikli granülometride ise,

bir yada daha fazla orta boyutlu agregalar, agrega

yığını içerisinden çıkarılır (Şekil (d-e). Kesikli

granülometriye sahip olan agregalar ile daha ekonomik

bir beton üretilebilir. İstenilen işlenebilirlik için, daha

az kum gerekir ve böylece, istenilen çökme miktarı için

daha az çimento ve düşük su/çimento oranı elde edilir.

Böyle bir gradasyonun avantajlı olmayan tarafı ise, taze

betonda segragasyonun oluşmasıdır. Bu nedenle, kesikli

granülometrinin, vibrasyonla sıkıştırılacak olan düşük

işlenebilirliğe sahip olan rijit karışımlarda kullanılması

uygundur.

Kesikli granülometrinin özel bir durumu da, Şekil €’de

gösterilen ince tanesiz betondur. Bu tür betonlar,

düşük dayanımlı ve su geçirgendir. İri agregaları, ince

agregalar yerine çimento hamuru sarmaktadır. Bu

betonların avantajı ise, düşük yoğunluklu, az rötre

20

yapması ve yüksek ısı yalıtımı sağlamasıdır. Genellikle,

yapıların yük taşımayan kısımlarında kullanılır.

Şekil Mümkün olan agrega gradasyonları

Şekil Kesikli granülometri

21

Agrega gradasyonunun sınır değerleri (kabul kriteri)

Beton yapımında agreganın uygun veya iyi olarak kabul

edilmesi için gereken kriter, taze betonun karılması,

taşınması ve yerleştirilmesi işlemlerinde, iri ve ince

tanelerin ayrışmasına neden olmayarak, betonun

üniform olmasını sağlayan, betonda istenilen düzeydeki

işlenebilmenin ve yoğunluğun elde edilmesine yol açan

agrega tane dağılımıdır.

Bir agrega gradasyonunun uygun olup olmadığının tespiti

için en iyi yöntem, o gradasyona sahip agrega ile beton

numunesi oluşturmak ve bu betonun performansını

ölçmektir.

Agrega gradasyonunun uygun olup olmadığının tespiti

için, Türk standartları tarafından en büyük tane çapına

göre (8; 16; 31.5; 63mm) eğriler verilmektedir. Eğriler

aşağıdan yukarıya doğru A; B ve C harfleri ile

gösterilmektedir. A-B eğrisi arasında gradasyon çok iyi

ve B-C eğrileri arasında ise, kullanılabilir olarak

tanımlanmaktadır.

22

Agrega gradasyonu uygun değilse ne yapılır?

Bazen bir agrega numunesinden istenilen oranlardaki

tane dağılımı elde edilememektedir. Bu durumda, bu

agregayı farklı granülometriye sahip elde mevcut diğer

agrega veya agregalarla karıştırmak gerekmektedir.

Buna ait bir örnek şöyledir;

Üç değişik agrega numunesinin gradasyonları şekilde

verilmektedir. A; B; C gradasyonuna sahip agregaların

karıştırılmasıyla ortaya çıkacak yeni karışımda 0.5mm

ve 8.0mm eleklerden geçen agrega oranlarının sırasıyla

%20 ve %50 olması istenmektedir.

Şekil A; B,C agregaları ve istenen gradasyon

23

A; B; C agregalarının yeni karışım içindeki oranlarının

bulunması isteniyor.

Bu oranları XA, XB, XC olarak gösterelim. Üç

bilinmeyeni bulmak için üç denklem oluşturmamız

gerekmektedir. Verilen eğrilerden faydalanarak;

0.40XA+0.10XB+0.05XC= 0.20

0.90XA+0.70XB+0.10XC= 0.50

XA+XB+XC= 1.00

Denklem çözülürse,

XA=0.412; XB=0.117; XC=0.471 bulunur. Bunlar istenen

oranlardır.

Yeni karışımı D olarak adlandırırsak;

YDi=0.412YAi+0.117YBi+0.471YCi denklemi yeni

karışımın eğrisindeki değerleri hesaplamamıza yarar.

Örneğin, 4.0mm boyutlu elekten geçen agregaların

değerleri A, B, C agregaları için sırasıyla %78, %57, %9

dur.

O halde, yeni agreganın bu noktadaki değeri;

24

YDi=0.412(78)+0.117(57)+0.471(9)=43.1 olur. Diğer

noktalar için de yapılırsa, D agregasının granülometri

eğrisi elde edilir.

Agregalar niçin ocakta farklı sınıflara ayrılır?

Ülkemizde, agregalar ince-iri veya 0-3mm; 3-7mm

(veya 0-7mm); 7-15mm, ve 15-30mm gibi değişik boy

sınıflarına ayrılmaktadır.

Bunun nedeni;

� Bu değişik boy oranlarını kullanarak yeni ve istenilen

agrega gradasyonları oluşturmak,

� Karışık agrega, ocaktan taşıma sırasında aracın

sarsıntısından dolayı segregasyona uğrayabilir. Yani

ince taneler bir tarafa, iri taneler bir tarafa yığılabilir.

İncelik modülü

Agreganın gradasyon özelliğini belirtmenin bir diğer

yöntemi ise, o agreganın incelik modülünü bulmaktır.

İncelik modülü agreganın inceliği ya da iriliği hakkında

bir fikir vermektedir. Ancak dağılım oranını

vermemektedir.

25

İncelik modülü=Elek üzerinde kalan yığışımlı %’ delerin

toplamı/100 dür. Örneğin yukarıdaki çizelgede,

545.1/100= 5.45 dir.

İncelik modülünün bir diğer formülü ise,

İ.M.= Alog/30.1

A: % geçen agrega gradasyon eğrisi ile %100 geçen

kısmı gösteren yatay çizgi arasındaki alandır. Yani,

eğrinin üstünde kalan alandır.

İncelik modülü ortalama tane büyüklüğünün bulunmasına

yarar. Şöyle bulunur;

Eleklere küçükten büyüğe doğru bir numara verilir

(0.25 mm’den başlayarak). Sonra, incelik modülünün tam

sayı kısmı kadar yukarı doğru sayılır. Hangi eleğe denk

geliyorsa, karışımdaki agreganın ortalama tane

büyüklüğü o olur. Örneğin incelik modülü 5 olarak

bulunursa, bu 4mm’lik eleğe denk gelir ve böylece

karışımın ortalama tane büyüklüğü 4mm olur.

Beton karışım hesaplarında iri agreganın değil, ince

agreganın incelik modülü değeri kullanılmaktadır.

26

ASTM standardında, ince agreganın incelik modülü

değerinin 2.3’den az ve 3.1’den büyük olmaması

istenmektedir.

Agreganın en büyük tane boyutu

En büyük agrega tane boyutunun betonu oluşturan

malzeme miktarlarına ve beton özelliklerine etkisi

Uygun bir gradasyona sahip olmak kaydıyla, bir

agreganın en büyük tane boyutu ne kadar büyük olursa,

o agregayı oluşturan tanelerin yüzey alanları toplamı

daha küçük olmaktadır.

Betonda kullanılan agreganın en büyük tane büyüklüğü,

beton karışımında yer alan malzemelerin miktarlarını

etkilemektedir. Bu durum, su/çimento=0.5 ve çökme

değeri 7 cm3 olan 1 m3 beton için aşağıdaki tabloda

verilmektedir.

Tablo Malzeme miktarları En büyük tane boyutu (mm) Malzeme 8 16 31.5 63 Su (kg/m3) Çimento (kg/m3) İnce agrega (%) Hapsolmuş hava (%)

190 380

74 3

167 334

56 2

160 320

47 1

147 294

38 0.5

27

Tablodaki ince agrega miktarı, toplam agrega ağırlığının

%’si olarak belirtilmiştir. Hapsolmuş hava %’si ise, 1 m3

betondaki hava hacmidir. Karışım içerisindeki en büyük

tane çapı büyüdükçe su, çimento, ince agrega ve

hapsolmuş hava miktarları azalmaktadır. Böylece, daha

az çimento miktarı kullanılması hem betonda

büzülmeleri azaltacak hem de daha ekonomik bir beton

üretilmesine imkân sağlayacaktır. Ayrıca en büyük tane

çapı arttıkça daha az suya gereksinim olacağından,

betonun dayanımı da artacaktır. (Tabloda görüldüğü

gibi, en büyük agrega tane çapı arttıkça, su/çimento

oranı azalmaktadır.)

Her ne kadar en büyük agrega tane çapı arttıkça bazı

yararlar sağlansa bile, beton üzerinde yapılan

araştırmalar en büyük tane çapının 25-40mm arasında

kullanılmasının daha uygun olduğunu göstermiştir.

En büyük agrega tane büyüklüğünün 40mm’den büyük

olması durumunda, betonun dayanımında bir azalma

olmaktadır. Halbuki, en büyük tane büyüklüğünün

28

artması durumunda, su/çimento oranı azalmaktaydı.

Buna bağlı olarak da, beton dayanımında da artış olması

gerekirdi. Bu durum şöyle izah edilebilir; En büyük tane

boyutu büyük olan agregaların, yüzey alanları karışım

içerisinde oldukça azdır. Bu nedenle, çimento hamuru

ile agrega yüzeyi arasındaki aderans, alanın küçük

olmasından dolayı azdır. Çimento hamurunun hacim

değişikliği nedeniyle, çimento hamuru ile agrega

tanelerinin arasındaki yüzeydeki gerilmeler büyük

olacaktır. Bir diğer neden ise, en büyük agrega tane

çapının büyük olması betonun yapısındaki homojenliğini

bozmaktadır.

Deneysel araştırmaların sonucuna göre, çimento miktarı

az olan betonlarda, mümkün olan en büyük agrega tane

boyutunun beton dayanımını artırdığı, fakat çimento

miktarı çok olan betonlarda en büyük tane boyutunun

25-40mm’yi geçmemesi gerektiği belirtilmektedir.

Yüksek dayanımlı betonların yapılmasında, genellikle en

29

büyük tane çapı 8.0 ile 16.0mm olan agregalar

kullanılmaktadır.

Şekil En büyük agrega boyutu, çimento miktarı ve

basınç dayanımı değişimi

Betonda kullanılabilecek en büyük agrega boyutu

En büyük tane boyutu;

� ≤ 1/5×en dar kesitli kalıp genişliği

� ≤ 3/4×iki donatı arasındaki en küçük mesafe

� ≤ 1/3×döşeme derinliği

Kumun kabarması

Normalde aynı ağırlığa sahip kuru kum ile nemli kumun

hacminin aynı olacağı tahmin edilir. Fakat gerçekte

30

durum böyle değildir. Kuru kum, nem ile temasa geçtiği

zaman, kum tanelerinin etrafında ince bir film tabakası

oluşur. Bu film tabakası, kum tanelerinin birbirini

itmesine sebep olur. Bu durum, kumun hacminin

artmasıyla sonuçlanır. Buna, kumun kabarması ismi

verilir. Aynı ağırlıktaki nemli kumun hacmi, kuru kumun

hacminden %40 daha fazladır. Kum taneleri daha fazla

ıslatılırsa, bu kabarma durumu ortadan kalkar. İnce

kum tanelerinin kabarma miktarı daha fazladır.

Şekil Kuru kumun nemlenerek kabarması

Bu nedenle, beton karışım hesaplarındaki ince agrega

miktarı ağırlık cinsinden hesaplanır.

31

Agreganın mevcut nem durumu ve su emmesi

Agrega tanelerinde iki tür boşluk bulunmaktadır.

Bunlarda birisi, tane yüzeyinde oluşmuş olan ince

çatlaklar (bunlara su girip çıkabilmektedir.), diğeri ise,

tanenin yapısından ötürü iç kısımda oluşan kapalı

boşluklardır (su geçirmez boşluklar). İçerdiği su

durumuna göre, agregalar dört değişik durumdan

birisine sahiptir;

Tamamen kuru durum

Agrega boşluklarında hiç su yoktur.

Hava kurusu durum

Su geçirgen boşlukların içerisinde bir miktar su vardır.

Boşluklar tamamen suyla dolu değildir.

Doygun, yüzey kurusu durum (dyk)

Su geçirgen boşlukları tamamen suyla dolu, tanelerin

yüzeyi kurudur.

Islak durum

Su geçirgen boşluklar tamamen suyla dolu, tanelerin

yüzeyinde bir miktar su filmi vardır.

32

Yukarıda belirtilen durumlar, aşağıda gösterilmektedir.

Şekil Agrega tanelerinin su durumları

Beton yapımında kullanılacak agreganın mevcut durumu,

genellikle ya hava kurusudur ya da ıslaktır.

Agreganın nem muhtevası ve su emme kapasitesini

bulmak için şu işlemler yapılmaktadır;

� Mevcut agregayı tart, Wm (gr)

� Kurut tart, Wk (gr)

� Doygun duruma getir, yüzeyi kurut tart, Wdyk (gr)

Numune 100–110 oC’de, değişmez ağırlığa gelinceye

kadar kurutulur.

Duygun yüzey kuru duruma getirmek için, numune 24

saat suda bekletilir. Yüzey kurusu duruma getirme

işlemi, iri ve ince agregalar için farlıdır.

33

İri agregalarda, numune yüzeyleri kağıt havlu ile silinir.

İnce agregada ise, tava içerisinde ısıtılıp karıştırılır.

Yüzey kurusu duruma gelip gelmediği, koni ile belirlenir.

Alt çapı 38mm, üst çapı 89mm ve yüksekliği 73mm olan

koninin içine malzeme doldurulur ve çapı 25mm olan

tokmakla hafifçe üzerine vurulur. Koni yukarı doğru

çekilir. Kum koni şeklini alıyorsa, demek ki halen

yüzeyde bir miktar su vardır. Kurutma işlemine devam

edilir. Koniklik durumu kayboluyor ise, demek ki

numunenin yüzeyi kurudur.

Hesaplamalar

Su geçirgen

Su emme kapasitesi, %=100x(Wdyk-Wk)/Wk

Agregadaki mevcut toplam su, %= 100x(Wm-Wk)/Wk

Agregadaki mevcut toplam su yüzdesi, su emme

kapasitesinden daha düşük ise, agrega hava kurusu

durumdadır. Örneğin, agregadaki mevcut nem miktarı

%1, ve su emme kapasitesi %4 ise, o agregadaki

boşluklar su ile kısmen doludur. Doygun yüzey kurusu

34

duruma getirmek için, agreganın %4-%1=%3 su emmesi

gerekmektedir.

Agregadaki toplam su yüzdesi, su emme kapasitesinden

yüksek ise, agrega ıslak durumdadır. Mevcut

agregadaki su miktarının ve su emme miktarının

bilinmesi, beton karışımına girecek suyun ayarlanması

için oldukça önemlidir. Su emme miktarının tespitin, bir

diğer faydası ise, çok su emen agregalar genelde

dayanıksızdır ve donma-çözülmeye karşı dirençleri

zayıftır.

Tablo Bazı agregaların su emme kapasiteleri

Malzeme Su emme kapasitesi, % Kum Çakıl; kalker Bazalt; granit Kumtaşı

0–2 0.5–1.5 0–0.5 2–7

Agreganın birim ağırlığı (yoğunluğu)

Belirli hacimdeki bir kabı dolduran agrega tanelerinin

toplam ağırlığının, kabın hacmine bölünmesi ile bulunur.

U= Wa/V dir. (gr/cm3 veya t/m3)

35

Burada;

U: Agreganın birim hacim ağırlığı

V: Agrega ile dolu olan kabın hacmi

Wa: Kap içerisini dolduran agrega ağırlığıdır.

Hacim, hem agrega hacmi ile agregalar arasındaki

boşlukların toplamıdır.

Birim ağırlığı etkileyen faktörler;

� Agreganın gradasyonu

� Tane şekli

� Nem durumu

� Gevşek veya sıkıştırılmış olması

Duruma göre, ıslak veya kuru birim ağırlık şeklinde

ifade edilmektedir.

Birim ağırlıklar, birim ağırlık kovaları yardımıyla

bulunmaktadır. Bu kovaların boyutları Tabloda

verilmektedir.

En büyük agrega Tane çapı

(mm)

Ortalama Kapasitesi

(dm3)

İç çapı (mm)

İç Yüksekliği

(mm)

Metal Kalınlığı

(mm) 4–16

16–32 32–64

3 14 28

152 244 356

165 285 285

3.5 3.5 3.5

36

Gevşek birim ağırlık tayininde, agrega kova içerisine

kürekle doldurulmakta ve herhangi bir sıkıştırma

yapılmamaktadır.

Sıkışık birim ağırlıkta, agrega taneleri kova içerisine,

1/3 tabakalar halinde yerleştirilmekte ve her tabakaya

16mm çapında demir çubukla 25 defa vurularak

sıkıştırılmaktadır.

Birim ağırlık değerinin büyük olması, agrega taneleri

arasındaki boşluğun az olduğunu göstermektedir.

Aşağıdaki şekilde, iri agrega içine katılan ince agrega

miktarının birim ağırlığa etkisi gösterilmektedir.

Şekilde gösterildiği gibi, ince agrega miktarı %35–40

olduğu zaman, birim ağırlık en büyük olmaktadır.

Agreganın en büyük birim ağırlığa ulaşması demek,

agrega taneleri arasındaki boşluk miktarının en az

olduğunu ve bu boşlukların da çimento hamuru ile

doldurulacağını gösterir. En ekonomik beton, toplam

agrega miktarının içerisindeki ince agrega miktarının

37

ağırlıkça %40’a yakın olduğu betondur. Çünkü bu

aranda, en az çimento sarf edilecektir.

Şekil Optimum ince agrega miktarı

Agreganın özgül ağırlığı

Agrega tanelerinin yoğunluğudur. Bir başka deyişle,

agregaların toplam ağırlığının, agregaların tek tek

hacimlerinin toplamına oranıdır.

Özgül ağırlık= Tanelerinin toplam ağırlığı/Tanelerin toplam hacmi

Hakiki (veya mutlak) özgül ağırlık

Sh=Ws/Vs

Burada;

38

Ws: agreganın tamamen kuru ağırlığı (fırında

kurutulmuş).

Vs: agregadaki katı kısımların hacmidir. Su geçirgen

veya su geçirmez boşlukların hacmi Vs’ye dâhil değildir.

Vs’yi tayin edebilmek için numune toz haline

getirilmektedir. Bu özgül ağırlık değeri, beton

teknolojisinde kullanılmamaktadır.

Vi: su geçirmeyen boşlukların hacmi

Vp: su geçiren boşlukların hacmi

Vs: Katı meddelerin hacmi

Ws: Fırında kurutulmuş malzeme ağırlığı

γw: suyun özgül ağırlığı, 1.0

Görünen özgül ağırlık

Sg=Ws/(Vs+Vi)xγw

Agreganın hacmi, agrega tanesi suya batırıldığı zaman

taşan suyun ağırlığı kadardır.

Kuru özgül ağırlık

Sk=Ws/(Vs+Vi+Vp)xγw

Agreganın hacmi, katı madde, su geçirgen ve su

geçirmez boşlukların toplamıdır.

39

Doygun, yüzey kuru özgül ağırlık

Sdyk=(Ws+Vpxγw)/(Vs+Vi+Vp)xγw

Agrega ağırlığı olarak, hem katı maddelerin ağırlığı hem

de doygun durumdaki agreganın içerisindeki suyun

ağırlığı hesaba katılmaktadır. Hacim olarak, katı

maddelerin yanında tüm boşlukların hacmi de hesaba

katılmaktadır.

Özgül ağırlıklar arasında şu sıralama olmaktadır.

Sh>Sg>Sdyk>Sk dır.

Betonda en çok kullanılan, agreganın kuru veya doygun

yüzey kurusu özgül ağırlığıdır.

Agregaların özgül ağırlıklarının bulunması yöntemi

A: kuru numunenin havadaki ağırlığı

B: doygun, yüzey kuru durumdaki agreganın havadaki

ağırlığı

C: doygun, yüzey kuru durumdaki agreganın sudaki

ağırlığı

Olmak üzere;

Kuru özgül ağırlık, Sk=A/(B-C)

40

Doygun, yüzey kurusu özgül ağırlık, Ddyk=B/(B-C)

Görünen özgül ağırlık, Sg=A/(A-C)

Su emme kapasitesi (%)= 100x(B-A)/A

Doygun, yüzey kuru durumdaki iri agreganın su içindeki

ağırlığı, numune bir tel sepete konulup suya daldırılarak

bulunur. İnce agreganın ise, 500 yada 1000ml’lik bir

cam ölçü kabı kullanılarak bulunur.

Örnek

1 m3 betonda 178kg su, 315kg çimento ve %1.0 hava yer

alacaktır. Agregalar doygun-yüzey kuru durumdadır.

Çimentonun özgül ağırlığı 3.15, ince ve iri agrega

karışımının doygun-yüzey kuru özgül ağırlığı 2.60 dır.

1m3 betonda yer alacak agrega ağırlığını hesaplayınız.

1m3 betondaki malzemelerin mutlak hacimleri;

Su 0.178/1.0 0.178m3

Çimento 0.315/3.15 0.100m3

Hava 0.010m3

Toplam 0.288m3

Agrega hacmi (1.000–0.288) 0.712m3

41

Agrega ağırlığı 0.712x2.60=1.851ton veya 1851kg

Agreganın fiziksel etkenlere dayanıklılığı

Donma-çözülme, ıslanma-kuruma ve ısınma-soğuma gibi

olaylar karşısında agregalar hacim değişikliği

göstermektedir. Başta donma-çözülme olmak üzere,

fiziksel etkenler karşısında agreganın göstereceği

dayanıklılık, agreganın fiziksel dürabilitesi olarak

adlandırılmaktadır.

Dayanıksız agregalar iki grupta toplanır.

� Kırılgan kumtaşları ve yumuşak kalkerler

� Kil içeren kalkerler ve gözenekli çörtler

(Çört, silis kabuklu bazı mikroorganizmaların derin okyanus

tabanında birikmesi ve taşlaşmasıyla oluşturdukları mikro kristalli

kuvars kayalarına verilen addır.)

Bu tür agregalar su ile birleştiklerinde, hacimsel

genleşme göstermekte ve bunların beton içerisinde

oluşturduğu gerilmeler, betonun çatlamasına yol

açmaktadır.

42

Agregaların dona dayanıklılığının saptanması

Türk standartlarında, “kırmataş agregalarda taşın su

emme kapasitesi ağırlıkça %0.5’den küçük ve suya

doygun halde basınç dayanımı en az 150 MPa ise, agrega

dona yeterince dayanıklıdır” denmektedir.

Dona dayanıklılık testinde, agregalar sodyum sülfat

veya magnezyum sülfat çözeltisi içerisinde yaklaşık 18

saat bekletilir ve çıkartılıp kurutulur. Bu işlem 5 defa

tekrar edilir. Bu işlemlerde agregalarda kırılmalar

meydana gelmekte ve ilk ağırlığa kıyasla ağırlık azalması

oluşmaktadır. Tabloda müsaade edilebilecek en fazla

ağırlık kaybı değerleri verilmektedir.

Tablo Donma-çözülmede müsaade edilen kayıp (%)

Sodyum Sülfat Çözeltisi

Magnezyum Sülfat Çözeltisi

Agrega Sınıfı

TS ASTM TS ASTM İnce agrega İri agrega

15.0 18.0

10.0 12.0

22.0 27.0

15.0 18.0

43

Reaktif agregaların neden olduğu kimyasal

olaylar (Alkali-silika reaksiyonu)

Reaktif silika veya reaktif karbonat içeren bazı

agregalar, zamanla betonun içerisindeki alkalilerle

reaksiyona girebilmekte ve çok büyük genleşmelere yol

açabilmektedir. Reaktif silika içeren agregalarla

alkaliler arasındaki reaksiyona alkali-silika reaksiyonu

ismi verilmektedir.

Opalinli çörtler, kalkedonik çörtler, kuvarsit çörtler,

silisli kalkerler, silisli dolomitler, dasitler ve tüfleri,

andezitler ve tüfleri, ve silisli şeyler reaktif silika

içeren kayalardır.

Beton içerisindeki alkaliler genellikle çimento içerisinde

bulunan alkalilerden gelmektedir (Na2O; K2O).

Alkali silika reaksiyonu, agrega içindeki silikaya,

alkalilerin hücumuyla başlamaktadır. Bu reaksiyon

sonucunda, agrega tanelerinin yüzeyinde alkali-silika

jeli denen ve aşağıda gösterilen yapı oluşmaktadır.

SiO2 + 2NaOH +Su ------- Na2H2 . SiO4 . 8H2O

44

Alkali-silika jeli büyük miktarda su içermektedir. Bir

diğer deyişle, büyük miktarda su emme kapasitesine

sahip olan bu jelin oluşmasıyla, beton içerisinde çok

büyük genleşmeler olabilmektedir.

Alkalilerle agregalar arasındaki reaksiyon yıllar sonra

da oluşabilmektedir.

Beton yapımında kullanılacak agreganın mümkün olduğu

kadar reaktif silika içermemesi gerekir. Kullanılan

çimentodaki Na2O + 0.66K2O miktarının %0.6’dan az

olması istenmektedir. 0.66 rakamı, Na2O ve K2O’nun

atom ağırlıklarındaki farktan kaynaklanmaktadır.

Böylece, 0.66K2O değeri, Na2O’nun molekül sayısına

eşit bir ağırlığı vermektedir.

Doğal olarak oluşmuş olan volkanik camlar, reaktif silika

formlarıdır. Opal, doğal silikanın en reaktif şeklidir.

Sodyum ve potasyum içeren camlar da en reaktif silika

depolarıdır. Alkali-silika reaksiyonları genellikle 15-20

yılda oluşmaktadır.

45

Alkali-silika reaksiyonundan dolayı oluşacak genleşmeyi

faktörler şunlardır;

� Reaktif silikanın yapısı

� Reaktif silikanın miktarı

� Reaktif malzemenin tane boyutu

� Alkali miktarı

� Rutubet miktarı

Şekilde gösterildiği gibi, agrega içerisindeki reaktif

silika miktarının %5 olması durumunda, en büyük

genleşme meydana gelecektir.

Şekil Reaktif silika miktarı-genleşme ilişkisi

46

Şekilde gösterildiği gibi, orta boyutlu tanelerde,

genleşme miktarı daha fazla olmaktadır.

Şekil Tane boyutu-genleşme ilişkisi

Alkali-silika reaksiyonunun oluşum aşamaları aşağıdaki

gibidir;

� Başlangıç alkali deporimezasyonu ve reaktif silikanın

çözülmesi

� Sulu bir alkali-silika jelinin oluşması

� Jel tarafından suyun çekilmesi

� Çözünmeyen tanelerin sulu askıntısının oluşumu

Yüksek alkalili çimento, amorf silikanın çözünülürlüğünü

ve çözünme hızını artırmaktadır.

47

Kristalli silika ise, ortamdaki pH’dan daha az

etkilenecektir. Agreganın başlangıçtaki porozitesi, bu

başlangıç aşamasını hızlandıracaktır. Bu başlangıç alkali

hidrolizi alkali-silika yapısını başlatır ve sodyum yada

potasyum hidroksit olan boşluk sıvısına müsaade eder.

Daha ileri bir aşamada, ortamda alkali-silika jeli

oluşturmak için silika kısmı hizdrolize olur. Kimyasal

denklem aşağıdaki gibidir;

S + N(K)H --------N(K) - S - H

Agrega Boşluk sıvısı Alkali-silika jeli

Ortama daha fazla su girmesi, katı jeli sıvıya

dönüştürür ve bu sıvı etraftaki boşluklara ve çatlaklara

sızar. Çimento hamurundaki kalsiyum hidroksitli ikincil

reaksiyonlar, gerilme altındaki agregaların çevresinde

kalsiyum-alkali-silika jelleri birikintileri oluşumunu da

meydana getirebilir.

Reaktif tanelerin sayısı çok az ise, çözünmüş alkali

metal iyonları alkali-silika jelleri oluşturmak için bu

48

tanelere hücum edecek ve lokalleşen genleşmeler

matrisi parçalayacaktır.

Reaktif tanelerin sayısı çok fazla ise, alkali metal

iyonlarının miktarı bu olayı meydana getirmeye

yetmeyecek ve genleşme azalacaktır.

Küçük çaplı taneler, tahribatsız bir reaksiyonun hızlı

oluşmasını sağlayacaktır.

Alkali-silika reaksiyonunun kontrolü

Alkali-silika reaksiyonunu etkileyen faktörlerin

bilinmesi, bu reaksiyonun betondaki etkisinin

kontrolünü kolaylaştırmaktadır.

Bu nedenle, aşağıdaki yaklaşımların kullanılması faydalı

olmaktadır;

� Boşluktaki çözeltinin pH değerinin kontrolü

� Alkali konsantrasyonlarının kontrolü

� Reaktif silika miktarının kontrolü

� Rutubet kontrolü

� Alkali-silika jelinin değişimi

49

Alkali-silika reaksiyonu ile oluşan genleşmeleri kontrol

altına almak için, puzzolanik katkılar yaygın bir şekilde

kullanılmaktadır. Puzzolanik katkının beton içerisinde

kullanılmasının faydası, çimento hamuru içerisindeki

kalsiyum hidroksit ile reaksiyona girerek boşluktaki

sıvının pH değerini düşürmesidir. Bununla birlikte, çok

ince puzzolanın özelliklerine sahip olan reaktivitesi

yüksek silika, çimentonun içindeki alkaliyi hızlı bir

şekilde tüketebilir. Böylece, zararsız bir alkali-

puzzolan reaksiyonu meydana getirebilir.

Şekil Puzzolanik katkının ASR’ye etkisi

50

Alkali konsantrasyonları ise, düşük alkalili çimentolar

kullanılarak kontrol altına alınabilir. Bu durum şekilde

gösterilmektedir.

Şekil Çimentodaki alkalinin kontrolü

Alkali-silika reaksiyonundan korunmanın en etkili yolu,

agreganın petrografik analizini yaparak şüpheli

agregadan sakınmaktır. Nehir agregaları oldukça

51

tehlikelidir. Çünkü, bunlar az miktarda reaktif silika

içeren kayalardan oluşmuştur.

Düşük su/çimento oranına sahip olan bir beton oldukça

su geçirgenliği düşük bir özelliğe sahiptir ve alkali-

silika jelinin şişmesi için gerekli olan su miktarını

sınırlamada etkilidir. Fakat bu durum reaksiyonu

tamamen ortadan kaldırmaz sadece reaksiyonunun

oluşmasını geciktirir. Beton içinde rutubet

olmadığından, genleşme oluşamaz. Lityum ve baryum

tuzları, alkali-silika genleşmelerini kontrol altına almak

için katkı olarak kullanılmakla birlikte ekonomik bir

çözüm değildir.

Alkali-karbonat reaksiyonu

Genellikle karbonatlı kayalarla yapılan betonlarda

gözlenir. Mekanizması tam olarak henüz

anlaşılamamıştır. Genellikle, ince taneli dolomitlerde,

ince taneli kalkerlerde, killerde, kil içerisinde mevcut

olan dolomit ve kalsit kristallerinde görülür. Betonda

genleşme oluşturur. Çimentodaki alkalinler

52

sınırlandırılarak azaltılabilir. Çimentodaki alkalin

miktarı %0.4’den daha düşük olmalıdır.

Alkali-silika reaksiyonundan başka, agregada bulunan

demir piritleri, demir sülfat ve demir hidroksit

oluşturmak için, kalsiyum hidroksit ile reaksiyona girer.

Bu reaksiyon, betonda patlama ve lekeye sebep olur.

Agregada bulunabilecek olan doğal alçı ise, yeterli

miktarda olursa sülfat saldırısına sebep olacaktır.

Az miktarda bulunabilecek kurşun ve çinko ise, betonun

priz süresini ve erken sertleşmesini geciktirecektir.

Agregaların reaktif olup olmadıklarının saptanması

Agregalar kırılarak kum boyutuna getirilir. Çimento ve

suyla karıştırılarak elde edilen harçtan 25x25x286mm

boyutlu numuneler üretilir. Harç numunelerin boyu

zamanla ölçülerek genleşme olup olmadığı araştırılır.

Harç numunelerin boyu 3 ay sonra %0.05 veya 6 ay

sonra %0.10’dan fazla olduğu takdirde, agreganın

reaktif olduğu ve betonda kullanılmasının zararlı olacağı

kanaatine varılır.

53

Agregada bulunabilecek zararlı maddeler

Organik maddeler

Çürümüş bitkiler, humuslu topraklar, şeker gibi agrega

yığını içerisine karışmış maddelerdir. Beton yapımında

çimentonun prizini yavaşlatmaktadırlar. Çok olduğunda,

katılaşma meydana gelmemektedir. Betonun dayanımını

olumsuz etkilemektedirler. Organik maddeler

çoğunlukla ince agreganın içerisinde yer almaktadır. İri

agregalar yıkanınca, bu maddeler gitmektedir.

Türk standartlarına göre, yıkanmamış kumdan yapılan

betonların dayanımları, yıkanmış kumdan yapılan

betonların dayanımın %85’inden az olmamalıdır.

İnce maddeler

Türk standartlarına göre, tane büyüklüğü 0.063mm’den

az olan maddelerdir. Agrega taneleri yüzeyinde ince bir

tabaka halinde yer alan kil, agrega içerisindeki kil, silt,

taşunu, gibi maddelerdir.

Bunlar belli bir orandan fazla olduğu takdirde;

� Beton yapımı için gerekli olan su miktarını artırır.

54

� Agrega taneleri ile çimento hamuru arasındaki

aderansı azaltır.

� Hava sürüklenmiş katkı miktarını artırırlar. Yani

beton çok fazla ince malzeme içeriyorsa, sürüklenmiş

hava miktarı daha az olur.

Türk standartlarına göre, müsaade edilen en fazla ince

malzeme miktarları agrega ağırlığını %’si olarak tabloda

verilemektedir.

Tablo Müsaade edilen ince malzeme miktarları

ASTM standardına göre, şayet ince malzeme miktarını

oluşturan maddeler kil ve silt değilse, yani taşunu ise,

aşınmaya maruz betonlarda kullanılacak kırma kumlarda

bu miktar en fazla %5, diğer betonlarda ise %7 olarak

kabul edilebilir.

Taşunu kullanıldığında su ihtiyacı, kil kadar

artmamaktadır.

Agrega grubu 0–4 1–4 2–8 4–63 Miktar, % 4 3 2 0.5

55

Son yıllarda yapılan araştırmalarda, beton yapımında

%10-15 kadar taşunu kullanılmasının beton dayanımını

olumsuz etkilemediği bulunmuştur. Bu tür

malzemelerden kaynaklanan su ihtiyacı, akışkanlaştırıcı

kullanılarak azaltılmaktadır.

Kil topakları

Agrega taneleri üzerine sıkıca yapışmış olan ve beton

karılma işleminde tanelerden ayrılmayan kil

parçacıkları, kil topaklarıdır. Su ihtiyacını

artırmaktadır. Taze beton işlenebilmesini, dayanımını

ve dayanıklılığını azaltmaktadır. ASTM standardına

göre, ince agregada en fazla %3, iri agregada en fazla

%10 olmasına müsaade edilir.

Hafif maddeler

Agrega yığını içerisine karışmış durumda olan kömür,

linyit, odun parçacıkları gibi, özgül ağırlıkları 2.0’dan az

olan maddelerdir. Betonun dayanımını düşürürler, beton

yüzeyinde yerel olarak renk değişimine neden olurlar.

ASTM standardına göre, ağırlıkça ince agregada en

56

fazla %1, iri agregada ise, %0.5-%1 olmasına müsaade

edilir.

Agreganın mekanik özellikleri

Betonda kullanılan agreganın kolayca kırılmayan, çabuk

aşınmayan, sağlam ve sert olması gerekmektedir.

Agreganın aşınma dayanıklılığı

Türk standartlarına göre, agreganın basınç dayanımı

100 MPa’dan az ise, veya agreganın aşınma

dayanımından kuşku duyuluyor ise, aşınma deneyi

yapılır.

Aşınma testinde bilyeli tambur yöntemi kullanılır. Diğer

bir adı ise, Los Angeles Aşınma Deneyi’dir. Bu deneyde,

agrega çelikten yapılmış bir tamburun içine konulur.

Agregaların arasına çelik bilyeler atılır. Tambur,

dakikada 30–33 devir yapacak şekilde, önce 100 defa

sonra 400 defa, yani toplam 500 defa döndürülür.

Agregalar çıkarılarak, 1.4mm göz açıklı elekten elenir.

Elekten geçen miktar, agreganın ilk ağırlığına oranlanır.

100 ve 500 devir döndürülmesi sonucunda aşınma

57

miktarı sırasıyla %10 ve %50’den fazla olmamalıdır.

Agreganın aşınma dayanıklılığı sadece iri agregalar için

yapılır.

Agregaların basınç dayanımı

Betonda kullanılan agreganın basınç dayanımı genellikle

150–200 MPa civarındadır. Nehir yataklarından elde

edilmiş olan agregalar yüksek dayanımlı sert

agregalardır.

Agregaların elastik özelliği ve Poisson oranı

Betonun deformasyon özelliğini etkilerler.

Volkanik kaya orijinli agreganın elastik modülü 500-

1000MPa arasındadır. Poisson oranı ise, 0.15–0.35

arasındadır.

Agreganın ısısal özellikleri

Özellikle kütle betonlarında bu kavram önemlidir.

Sıradan betonlarda pek göz önüne alınmazlar.

Lineer genleşme katsayısı

Bu değer, biri birim sıcaklık değişimi etkisiyle,

agreganın ne kadar birim uzama veya kısalma yapacağını

58

belirtmektedir. Birimi cm/cm/oC dir. Betonun lineer

genleşme katsayısı, 9.9x10-6/oC dir. Agrega ile çimento

hamurunun lineer genleşme katsayıları arasında çok

fark olduğu takdirde, agrega ile çimento hamuru

arasındaki aderans bölgesi çok büyük zarar görmekte

ve betonda iç gerilmeler meydana gelmektedir.

Özgül ısı

Bu değer, birim ağırlıktaki bir maddenin sıcaklığının bir

birim sıcaklık kadar değişebilmesi için gerekli olan ısı

miktarıdır. Birimi kal/gr oC dir. Agreganın özgül ısı

değeri 0.22 kal/gr oC dir. Agreganın özgül ısı değeri,

sıcak ve soğuk havalarda yerleştirilecek betonun

sıcaklığını kontrol etmek için hesaplarda kullanılır.

Isıl geçirgenlik (Termal iletkenlik)

Malzemenin içerisindeki ısı akışını göstermektedir.

Birimi kgxkalxm/saatxm2xoC dir.

Normal ağırlıklı agrega ile yapılan betonlarda bu değer

1.2–3.7 arasında değişmektedir. Hafif betonlarda ise,

0.12–0.51 arasındandır. Agreganın ısıl geçirgenlik

59

değeri, betonun ısıl geçirgenlik değerini etkileyen en

önemli faktördür.

Agreganın ısıl değerleri, kütle betonları ve yalıtım için

kullanılan betonlarda önemli olmaktadır.

Anlama soruları

1) Doygun, yüzey kurusu durumdaki bir agrega

numunesinin ağırlığı 1000gr’dır. Bu numunenin su

içindeki ağırlığı ise 633gr’dır. Agreganın doygun, yüzey

kurusu durumdaki özgül ağırlığını bulunuz.

2) 500gr ağırlığında doygun, yüzey kurusu durumdaki

kum numunesi bir kaba konuluyor. Kap ile birlikte

ağırlığı 1697gr oluyor. Sadece su ile dolu kabın ağırlığı

ise 1390gr’dır. Kumun doygun, yüzey kurusu özgül

ağırlığı ne olur?

3) Soru 2.deki aynı kum 500gr olarak şantiyedeki

yığından alınıyor ve bir kaba konulduktan sonra üzeri su

ile tamamlanıyor. Bu şekilde tartılarak ağırlığı 1705gr

geliyor. Yığındaki kumun nem muhtevasını hesaplayınız.