Betonun Tanımı ve Tarihçesi

Betonun Tanımı

Hazır Beton; çimento (% 10), agrega (kum, çakıl, kırmataş) (% 75), su (% 15) ve gerektiğinde bazı katkı maddelerinin belli bir üretim teknolojisine uygun olarak karıştırılmasıyla elde edilen, başlangıçta plastik ya da akıcı kıvamda olup, şekil verilebilen ve zamanla katılaşıp sertleşerek, mukavemet kazanan önemli bir yapı malzemesidir.

Beton mutlak hacim olarak, % 75 oranında agrega, % 10 oranında çimento ve % 15 oranında sudan oluşur. Gerektiğinde, çimento ağırlığının % 2’sinden fazla olmamak kaydı ile katkı maddesi ilave edilebilir.

Betonu günümüzde önemli bir yapı malzemesi yapan özellikler şöyle sıralanabilir:

1.    Ekonomik olması,

2.    Yüksek basınç dayanımına sahip olması,

3.    Çok düşük olan çekme dayanımının tasarım ve uygulamada çelik donatı ile dengelenebilmesi (Betonarme),

4.    Dayanıklı olması,

5.    Diğer yapı malzemelerine göre daha az enerji ile üretilebilmesi,

6.    Şekil verilebilme kolaylığına sahip olması,

7.    İstenen her yerde üretilebilir olması

Betonun Tarihçesi

  • M.Ö. 3000: Mısır’da samanlı çamur ve tuğlaları birleştirmek için kullanıldı. Ayrıca piramitlerde alçı harçları kullanıldı.
  • Çinliler bağlayıcı malzemeleri Çin Seddi’nin yapımında kullandılar.
  • Romalılar M.Ö. 800’de kireç harçlarını kullanmaya başladılar. M.Ö. 300-M.S. 476 puzolanik bağlayıcı Puzzuoli & kireç harçlarını Roma’daki Kolezyum ve Pantheon’da kullandılar.
  • O tarihlerde Orta ve Küçük Asya’da Türkler ve Persler tarafından “Horasan Harcı” denilen ve Avrupalılar tarafından bilinmeyen çok sağlam bir bağlayıcı kullanılıyordu.
  • Suya dayanıklı yapılarda ve kubbe yapımında kullanılmış ve bu yapılar bugüne kadar ayakta kalabilmişlerdir.

Modern Beton Kronolojisi

1813 – Fransa’da Louis Vicat ilk yapay çimentoyu üretti.

1824 – Bir İngiliz duvarcı ustası olan Joseph Aspdin “Porland Çimentosu”nun patentini aldı.

1836- Betonla ilk basınç ve çekme dayanımlı deneyleri Almanya’da yapıldı.

1848- İlk çimento fabrikası İngiltere’de kuruldu.

1850- Joseph Monier, daha sağlam saksılar üretmek için betona demir çubuklar ekledi ve betonarmeyi buldu.

1879- İskoçya’da ilk beton yollar yapıldı.

1889- ilk betonarme köprü Fransa’da inşa edildi.

1902- August Perret yük taşıyan duvarlar yerine kolon, kiriş ve döşemelerin kullanıldığı ilk yapıyı tasarladı.

1903- İlk betonarme yüksek bina Cincinnati (ABD)’de yapıldı.

1903- İlk hazır beton Almanya’da üretildi.

1916- ABD’de bir Türkiye göçmeni ilk transmikseri icat etti.

1927- Alman mühendisler betonun mikserden kullanım alanına pompalanması amacıyla “Beton harç iletme pompası” aracının patentini aldılar. Özellikle savaş yıllarından sonra bazıları bugün de faaliyette olan pek çok hazır beton firması kuruldu.

1930- Betonda hava sürükleyici katkı kullanılmaya başlandı.

1936- İlk önemli beton baraj Hoover Barajı inşa edildi.

1948- Öngerilmeli beton üretildi.

1950- Uzun dönem testler için mikrosilisin deneysel olarak kullanımı (Norveç)

1965- Süper akışkanlaştırıcların betonda kullanımı (ABD)

1971- Mikrosilisin taşıyıcı sistemde kullanımı (Norveç)

1981- Üçlü karışım (Pç-Mikrosilisin-Uçucu Kül) çimentonun ilk kez kullanımı (İzlanda)

1985- Bir mineral katkı olan silis duvanı kullanılmaya başlandı.

1992- Dünyanın en yüksek betonarme yapısının inşası (ABD)

1993- Mikrofiberlerin betonda kullanımı (ABD)

21.yy- Hedef – Yüksek performans

İlk betonarme yapının 1852 yılında yapıldığı bilinmektedir. Çimentonun patenti ise 1825 yıllarında alındığı tahmin edilmektedir. İlk beton şartnamesi ABD’de 1904 ve Almanya’da 1906 yılında hazırlanmıştır. Türkiye’de ilk betonarme yapı 1920 yılında inşa edilmiştir. Türkiye’de hazır beton ise ilk kez 70’li yılların sonuna doğru bazı inşaat firmaları tarafından kendi inşaatları için üretilmeye başlanmış, Ancak üretim yaygınlaştması 80’li yılların ikinci yarısında olmuştur.

Yapılan araştırmalara göre Avrupa’da 1920-1940 yılları arasında beton şartnamelerinin geliştirildiği görülmüştür.

Beton malzeme üzerine en ayrıntılı araştırmalar ve karışım hesapları için esasların geliştirilmesi 1950-1960 yılları arasına rastlamaktadır. Daha sonraki yıllarda, betonun uzun süredeki davranışı, döküm tekniği, ekipman kalitesinin devamlılığı, kalite kontrol deneyleri, betonda ekonomiyi artırma, daha zor şartlarda beton yapıların inşası, yeni malzemeler, katkı maddeleri, iş programlaması yöntemi ve ekonomisi konularında büyük gelişmeler olmuştur.

Son yıllarda kimyasal katkı maddesi, lif ve taze betona vakum uygulayarak betonun mekanik ve fiziksel özellikleri oldukça geliştirilmiştir. Bazı katkı maddesi kullanarak cm2 ye 1500 kgf yük taşıyabilecek beton üretilmekte ve 208 m. yükseklikte binalar inşa edilebilmektedir

BAZI ÜLKELERİN HAZIR BETONA BAŞLANGIÇ YILLARI

Almanya   : 1903

İngiltere   : 1930

Fransa     : 1933

İspanya    : 1942

Hollanda:   1948

Belçika    : 1956

Avusturya : 1961

İtalya        : 1962

İsrail        : 1963

Türkiye   : 1974

Türkiye’de Beton

Türkiye’nin bir deprem kuşağı ülkesidir. Sıkça meydana gelen afetlerde büyük can ve mal kayıpları yaşanmaktadır. Bu nedenle yapı güvenliği açısından betonun kalitesi büyük önem kazanmaktadır. Ülkemizde kullanılan betonların durumu ise hazır beton teknolojilerinin kullanılmasıyla birlikte memnuniyet verici gelişmeler göstermeye başlamıştır.

06.03.2007 tarihinde yürürlüğe giren yeni deprem yönetmeliği bu durumu göz önüne alarak, yapı kalitesinin yükseltilmesi ve depreme dayanıklı binalar üretilmesi için deprem bölgelerinde kullanılacak en düşük beton dayanım sınıfını C 20 olarak belirledi. Böylece bir deprem sırasında olası can ve mal kaybını en aza indirmeye yönelik önemli bir adım atıldı.

Yüksek teknoloji kullanılarak hazırlanan, içindeki karışım oranları bilgisayarlarla kontrol edilen, malzeme kalitesi standartlara uygun, taşınması ve gerekli yerlere ulaşması transmikser ve pompalar vasıtasıyla iyice kolaylaşan ve bütün bunları hızlı ve ekonomik şekilde gerçekleştiren hazır beton teknolojisi, günden güne yaygınlaşmakta ve inşaat sektörünün vazgeçilmez unsurlarından biri olmaktadır.

TS EN 206-1’e göre beton 3 sınıfa ayrılmıştır:
Normal beton: Etüv kurusu durumdaki birim hacim kütlesi ( yoğunluğu ), 2000 kg/m3 ‘ten büyük, 2600 kg/m3 ‘ten küçük olan beton.
Ağır beton : Etüv kurusu durumdaki birim hacim kütlesi ( yoğunluğu ), 2600 kg/m3”ten daha büyük olan beton.
Hafif beton : Etüv kurusu durumdaki birim hacim kütlesi ( yoğunluğu ), 800 kg/m3 ‘ten büyük, 2000 kg/m3 ‘ten küçük olan beton. Hafif beton, betonda kullanılan agreganın bir kısmı veya tamamı hafif agrega olarak imal edilir.

Çimento
Öğütülmüş kalker ve diğer hammaddelerin belirli oranlarda karıştırılıp döner fırınlarda pişirildikten sonra elde edilen klinkerin, alçı taşı ve diğer katkılarla karıştırılıp öğütülmesiyle elde edilen toz halindeki bağlayıcıya çimento denir.

Çimento, su ile karıştırıldığında, hidratasyon reaksiyonları ve işlemleriyle priz alarak sertleşebilen hamur meydana getiren ve sertleştikten sonra dayanım ve kararlılığını su içerisinde bile sürdürebilen öğütülmüş inorganik malzemedir.

Çimentonun beton içerisindeki işlevi; agrega tanelerinin yüzeyini kaplayarak ve taneler arasındaki boşlukları doldurarak bağlayıcılık görevi yapmaktır.

Agrega
Beton içerisinde kullanılan ve betonun yaklaşık olarak %60-80’ini oluşturan kırmataş, kum-çakıl gibi malzemelere agrega denir.

Agregalar doğal (kum-çakıl, kırmataş) ve yapay (yüksek fırın curufu, genleştirilmiş kil, perlit) olmak üzere iki farklı kökene sahiptir. Ancak her mineral kökenli malzeme veya endüstriyel atık, beton agregası olarak kullanılamaz.

Fakat günümüzde çoğu beton tüketicisinin zihinlerinde beton üretiminde kullanılan agrega kalitesinin, sadece agreganın rengine bağlı olduğuna dair oluşmuş yanlış bir yargı vardır. Oysaki agreganın kalitesini etkileyen birçok fiziksel ve kimyasal özellikler vardır ki bu özellikler TS 706 EN 12620 standardında belirlenmiştir.

Güçlü Beton’da üretimde kullanılan bütün agregaların TS 706 EN 12620 standardına uygunluğu deneylerle tespit edilmekte ve kalitenin sürekliliği sağlanmaktadır.

Agregaların beton içerisindeki rolü çok önemlidir. Granülometrisi, şekil yapısı, sertliği, betonun davranışını direkt olarak etkiler. Betonda kullanılmadan önce agrega özelliklerinin deneylerle belirlenmiş olması gerekir.

Agrega TipiBirim hacim kütlesi (kg/m3)

Normal Agrega2000-3000Hafif Agrega≤ 2000Ağır Agrega≥ 3000

Agrega en büyük anma büyüklüğü (Dmax), donatının beton örtü tabakası ve beton eleman kesitinin en küçük boyutu dikkate alınarak belirlenmelidir. Yıkama suyundan veya taze betondan elde edilerek yeniden kazanılmış agrega da beton agregası olarak kullanılabilir.

Karışım Suyu
Su, betonu oluşturan temel malzemelerden biridir. Betonun karılmasında kullanılan karışım suyu, iki önemli görevi yerine getirmektedir:

– Çimento ve agrega tanelerinin yüzeyini ıslatarak yağlayıcı etki yaratmak ve böylece betonun kolay karıştırılabilmesini, taze betonun yerleştirilmesini, sıkıştırılabilmesini, özetle işlenebilmeyi sağlamak,

– Toz halindeki çimento taneleriyle birleşerek ortaya çıkan çimento hamurunda hidratasyon denilen kimyasal reaksiyonları sağlamak.

Temiz, içilebilir, berrak ve kokusuz her su beton üretiminde kullanılabilir. Beton karma suyu asit niteliğinde olmamalıdır. Sülfat, değişik tuz vb… betona zarar verebilecek kimyasal maddeleri içermemelidir.

Kimyasal Katkılar
Betonun birtakım özelliklerini iyileştirmek amacıyla beton içerisindeki çimento miktarı baz alınarak belli oranlarda katılan organik veya inorganik kökenli kimyasallar katkı maddesi olarak adlandırılırlar. Katkı maddeleri çoğunlukla beton karışım suyuna katılır. Gereğinden fazla kullanıldığında aksi etkiler oluşturabileceği gibi yine gereğinden az kullanıldığı taktirde hiç bir faydası olmayabilir. Ancak şunun iyi bilinmesi gerekir ki kurallara uygun üretilmeyen bir betonun özelliklerini katkı maddeleri ile iyileştirmek mümkün değildir. Kurallarına uygun üretilen betonların da katkı maddeleri ile uyumu önceden yapılan deneylerle belirlenmelidir.

Güçlü Beton’da üretimde kullanılan katkı maddelerinin taze betonun özelliklerine etkisi, deneyimli teknik elemanlar denetiminde üniversite öğretim elemanlarının danışmanlığında, tam donanımlı laboratuvarlarda yapılan deneylerle tespit edilir. Bu katkıların tesislere ikmali ise tedarikçi firmaların kalite analiz sertifikaları dahilinde yapılır. Yine bu katkılar yüksek teknolojiye sahip bilgisayar kontrollü tesislerimizde hassas biçimde tartılarak beton içerisine katılır.

Beton üretiminde kullanılan kimyasal katkı maddeleri aşağıda belirtildiği şekilde gruplandırılır.

a) Su azaltıcı / akışkanlaştırıcı kimyasal katkılar;
Bu guruba giren katkılar çoğunlukla çimento ağırlığının %0.2 -0.5 arası oranlarda kullanılır. Taze betonun işlenebilirliğini arttıran bu katkılar aynı zamanda beton karma suyu ihtiyacını azalttıklarından betonun dayanımını da arttırırlar.

b) Süperakışkanlaştırıcılar;
Daha çok yüksek dayanımlı beton üretiminde kullanılan bu katkılarla betonun su/çimento oranını 0.25’lere düşürmek olanaklıdır. Ancak süper akışkanlaştırıcılar normal akışkanlaştırıcılara kıyasla %1-%3 gibi çok daha yüksek dozajlarda kullanılır.

c) Priz süresini değiştiren kimyasal katkılar;
Taze betonun priz adı verilen sertleşme sürecinin bazı koşullarda hızlandırılması veya geciktirilmesi istenir. Özellikle yaz aylarında, uzun taşıma mesafelerinde priz geciktiriciler, kış aylarında ise priz hızlandırıcılar kullanılır.

d) Hava sürükleyici kimyasal katkılar;
Soğuk iklim koşullarında donma-çözülme tehlikesine karşı koruyan bu maddeler, aynı zamanda betonun işlenebilirliğini arttırırlar.

e) Antifrizler;
Bu tip katkılar beton içindeki suyun donma sıcaklığını düşürerek suyun donmasını ve betonun çatlamasını engeller. Ancak soğuk hava şartlarında betona sadece antifiriz katkı ilave edilmesi kesin çözüm olmayıp döküm yerinde betonun korunması için özel önlemlerin alınması gereklidir.

f) Diğer katkılar;
Hafif beton, geçirimsiz beton, rötreyi önleyici, aderansı artırıcı, renklendirici, su tutucu, su geçirimsizlik vb… değişik kimyasal katkı maddeleri vardır.

Mineral Katkılar
Betonun bazı özelliklerini iyileştirmek veya betona özel nitelikler kazandırmak amacıyla kullanılan ince malzemeler mineral katkı olarak adlandırılırlar. Bu katkıların betona ek dayanım kazandırma özelliği olduğu kadar, betonun durabilite (kalıcılık) anlamında da performansını arttırırlar. Tüm dünyada ve ülkemizde mineral katkılar zaman içinde her türlü fiziksel, kimyasal ve elektro-kimyasal dış etkilere karşı uzun ömürlü betonarme yapıların üretiminde portland çimentosu veya portland çimentosu klinkeri ile birlikte kullanılmaktadır.

Mineral katkı çeşitleri;
– Silis dumanı
– Uçucu kül
– Yüksek fırın cürufu
– Tras