Beton çakıl, kum gibi maddelerin genellikle çimento ve asfalt gibi bir bağlayıcı madde ile birleştirilmesinden meydana gelen inşaat malzemesidir. Beton çok yaygın olarak kullanılan bir yapı malzemesidir. Baraj, kanal gibi su yapıları yanında yol, bina, köprü ve diğer yapıların inşaatında kullanılır. Hem bir taşıyıcı eleman ve hem de dekoratif malzeme olarak ortaya çıkar. Yangına dayanıklılığı, su geçirmezliği ve ses yalıtımı bakımından da tercih edilir. Modern yapılarda nükleer radyasyona karşı da kullanılır. Hemen hemen her inşaat mühendisi tarafından tercih edilmektedir.Tam olarak betonu kimin bulduğu bilinmese de beton yaklaşık olarak değişik şekillerde ve genel manada 5000 yıldan beri kulanılmaktadır. Eski Mısırlılar kil harcını piramitlerin yapımında kulanmışlardır. Harç kireç taşının ısıtılması ve karbondioksit gazının çıkarılması ile elde edilmekteydi. Elde edilen kireç,
kum veya çakıl ile karıştırılarak harç olarak kulanılmaktaydı.
Su ile sertleşen hidrolik çimentonun bulunuşu, Romalılara kadar uzanır. Romalılar kireç hamurunu, pozolanik volkanik küle karıştırmaktaydılar. Bu amorf silisten oluşan pozolan, suyun mevcudiyetinde alkali ile kimyasal olarak reaksiyona girerek silis jeli olarak sertleşir. Pozolan kelimesi, maddenin bulunduğu Pozzuoli isimli İtalyan kasabasından gelmekteydi. Bu konuda ilk patent İngiliz James Parker’e l796’da verilmiştir. l824’te de İngiliz duvarcısı Joseph Aspdin kireç taşını kille yakarak bir bağlayıcı madde, çimento elde etti. Portland Adasındaki kireç taşına benzediği için Portland çimentosu ismini verdi. Bugün günümüzde kullanılan modern portland çimentosu Aspdin’inkinin geliştirilmişidir. Günümüzde yıllık dünyada 100 milyona yakın portland çimentosu kulanılmaktadır.
Betonun bileşimi
Betonu teşkil eden en önemli madde, bağlayıcı olan çimentodur. Çimento, su ile kimyasal reaksiyona girerek kum veya çakıl tanelerini bağlar. Kum veya çakıl, betonun yaklaşık % 75’ini meydana getirir. Tane boyutuna bağlı olarak iri ve ince diye isimlendirilir. İri veya kaba taşlar çoğu zaman taş ocaklarından kırma suretiyle elde edilebildiği gibi tabii olarak da bulunabilir. Dikkat edilecek husus,
zararlı maddelerden temiz olmasıdır. Bu zararlı maddeler yumuşak taneler, kil, çözülebilir tuzlar ve organik maddeler olabilir. Kum, silika veya kalker ihtiva eden tabii olarak parçlanmış malzemenin elenmesi ile elde edilebildiği gibi, kayalardan kırma ve öğütme suretiyle de elde edilebilir.
Betonu teşkil eden diğer önemli bir madde de sudur. Suyun tuzxlu su olmaması önemlidir. Genellikle içilebilen su yeterlidir.
Çimento, kum ve sudan başka betona bazı katkı maddeleri de karıştırılabilir. Bunlar, su ilavesinden evvel veya sonra konulabilirler. Katkı maddeleriyle, betonun işlenebilme özelliği, dayanıklılığı, mukavemeti arttırabildiği gibi, sertleşmeyi geciktirebilir veya çabuklaştırabilir. Bunun yanında ısı genleşme ve geçirgenlik de beton katkı maddeleriyle kontrol edilebilir. Betonun içinde milyonlarca
mikroskopik hava kabarcığı meydana getiren katkı maddeleri de mevcuttur. Karışımın su ihtiyacını azaltan katkı maddeleri, portland çimentosu taneciklerini elektrikle yükleyerek birbirlerinden ayırır ve daha homojen bir karışım meydana getirerek su ihtiyacını azaltırlar.
Beton üretimi
Beton için gerekli olan çimento ve kum, ayrı sanayi dallarında hazırlanır. Son adım, karışımın hazırlanıp betonun kullanılması safhasıdır. Uygun karışım oranlarının seçilmesi; ekonomi, işlenebilme, mukavemet, dayanıklılık ve görünüş gibi özelliklerin dengeli elde edilmesini sağlar. Bunlar kullanıldığı yere göre değişir. Kumun durumuna, çimento cinsine göre pekçok karışım oranı hesap
metodu teklif edilmiştir. Karışım suyunun çimento miktarına oranı, betonun mukavemetine tesir eden en önemli bir etkendir. Diğer önemli bir etken de beton içindeki hava miktarıdır. Bu miktar normal betonda yaklaşık % 0,3-3 civarındadır. Bu iki tesir beton kalitesinin kontrolünde en önemli iki faktörü teşkil etmektedir. Ayrıca beton karışımın homojen olarak elde edilmesinde de önemlidir.
Karıştırma işi, inşaat yerinde betoniyerlerle gerçekleştirilir. Bazı özel durumlarda karışım, küreklerle de yapılabilir. Genel olarak karışımı meydana getiren çimento torba, kum ağırlık (veya bazı hallerde görünen hacim) ve su da hacim olarak ölçülür. Karışımı hazırlayan (veya hazır beton satan) merkezi kuruluşlar da mevcuttur. Buraya yapılacak istek karşılığında, kullanıma hazır, istenen kalitede karışım, inşaat yerine getirilir. Karışım, sabit karıştırıcılarda yapılabildiği gibi, hareketli karıştırıcılarda da gerçekleştirilebilir. Bu çeşit merkezi beton santrallerinin faydası, karışımın kontrollü olarak yapılmasıdır. Uygun kum ve çakıl bulunduğunda kolayca iyi kalitede beton elde edilebilir. Tavsiye edilebilecek yaklaşık karışım oranı ağırlıkça 1 su, 2 çimento, 4 kum ve 5 çakıl şeklinde verilebilir.
Karışımın homojen bir şekilde elde edilmesinden sonraki yapılan iş, bunun yerleştirilmesidir. Eğer hazırlanan karışım döküm yerine yakın değilse bunun bu yere iletilmesi gerekir. Bu işlem araba ve kova veya pompa kullanılarak da gerçekleştirilebilir. Kalıba yerleştirilen karışımda bulunan hava kabarcıkları titreştirici kullanılarak çıkarılabilir ve betonun iyi yerleşmesi sağlanabilir. Küçük işlerde, şişleme de tatbik edilebilir. Titreştirme, dış merkezli bir kütlenin bir eksen etrafında döndürülmesi suretiyle elde edilir. Bu vibrasyon denilen titreştirme, beton içinde yapılabildiği gibi, kalıbın titreşimiyle de elde edilebilir.
Betonun elde edilmesinde en son adım, dökülmüş betonun bakımı ve sertleşmesidir. Sertleşme portland çimentosunun hidratasyonu, su ile kimyasal reaksiyona girmesi sonucu meydana gelir. İlk günlerde nemli şartların belirli süre devam ettirilmesi önemlidir. Bunun için betonun dış yüzü, su ile ıslatılabileceği gibi, nemli örtüler de kullanılabilir. Tam hidratasyonun elde edilmesi için çimento türü ve
sıcaklığa bağlı olarak uzun bakım süresine ihtiyaç duyulabilir. Çoğu hallerde yedi gün kafidir. Genellikle betonun suyunun buharlaşması sonucu sertleştiği zannedilir. Gerçekten bu doğru değildir. Su olmaksızın ne hidratasyon ve ne de sertleşme olabilir. Su, çimentonun hidratasyonu sonucu kaybolur ve ancak fazla suyun buharlaşmasına müsaade edilebilir. Betonun geçirdiği devrelerdeki
kimyasal reaksiyonlar oldukça karmaşıktır.
Betonu Özellikleri en önemli özellikleri İşlenebilirlik, dayanıklılık, su geçirimsizlik, birim ağırlık, kimyasal mukavemet ve yangına dayanıklılık olarak sayılmaktadır.
kum veya çakıl ile karıştırılarak harç olarak kulanılmaktaydı.
Su ile sertleşen hidrolik çimentonun bulunuşu, Romalılara kadar uzanır. Romalılar kireç hamurunu, pozolanik volkanik küle karıştırmaktaydılar. Bu amorf silisten oluşan pozolan, suyun mevcudiyetinde alkali ile kimyasal olarak reaksiyona girerek silis jeli olarak sertleşir. Pozolan kelimesi, maddenin bulunduğu Pozzuoli isimli İtalyan kasabasından gelmekteydi. Bu konuda ilk patent İngiliz James Parker’e l796’da verilmiştir. l824’te de İngiliz duvarcısı Joseph Aspdin kireç taşını kille yakarak bir bağlayıcı madde, çimento elde etti. Portland Adasındaki kireç taşına benzediği için Portland çimentosu ismini verdi. Bugün günümüzde kullanılan modern portland çimentosu Aspdin’inkinin geliştirilmişidir. Günümüzde yıllık dünyada 100 milyona yakın portland çimentosu kulanılmaktadır.
Betonun bileşimi
Betonu teşkil eden en önemli madde, bağlayıcı olan çimentodur. Çimento, su ile kimyasal reaksiyona girerek kum veya çakıl tanelerini bağlar. Kum veya çakıl, betonun yaklaşık % 75’ini meydana getirir. Tane boyutuna bağlı olarak iri ve ince diye isimlendirilir. İri veya kaba taşlar çoğu zaman taş ocaklarından kırma suretiyle elde edilebildiği gibi tabii olarak da bulunabilir. Dikkat edilecek husus,
zararlı maddelerden temiz olmasıdır. Bu zararlı maddeler yumuşak taneler, kil, çözülebilir tuzlar ve organik maddeler olabilir. Kum, silika veya kalker ihtiva eden tabii olarak parçlanmış malzemenin elenmesi ile elde edilebildiği gibi, kayalardan kırma ve öğütme suretiyle de elde edilebilir.
Betonu teşkil eden diğer önemli bir madde de sudur. Suyun tuzxlu su olmaması önemlidir. Genellikle içilebilen su yeterlidir.
Çimento, kum ve sudan başka betona bazı katkı maddeleri de karıştırılabilir. Bunlar, su ilavesinden evvel veya sonra konulabilirler. Katkı maddeleriyle, betonun işlenebilme özelliği, dayanıklılığı, mukavemeti arttırabildiği gibi, sertleşmeyi geciktirebilir veya çabuklaştırabilir. Bunun yanında ısı genleşme ve geçirgenlik de beton katkı maddeleriyle kontrol edilebilir. Betonun içinde milyonlarca
mikroskopik hava kabarcığı meydana getiren katkı maddeleri de mevcuttur. Karışımın su ihtiyacını azaltan katkı maddeleri, portland çimentosu taneciklerini elektrikle yükleyerek birbirlerinden ayırır ve daha homojen bir karışım meydana getirerek su ihtiyacını azaltırlar.
Beton üretimi
Beton için gerekli olan çimento ve kum, ayrı sanayi dallarında hazırlanır. Son adım, karışımın hazırlanıp betonun kullanılması safhasıdır. Uygun karışım oranlarının seçilmesi; ekonomi, işlenebilme, mukavemet, dayanıklılık ve görünüş gibi özelliklerin dengeli elde edilmesini sağlar. Bunlar kullanıldığı yere göre değişir. Kumun durumuna, çimento cinsine göre pekçok karışım oranı hesap
metodu teklif edilmiştir. Karışım suyunun çimento miktarına oranı, betonun mukavemetine tesir eden en önemli bir etkendir. Diğer önemli bir etken de beton içindeki hava miktarıdır. Bu miktar normal betonda yaklaşık % 0,3-3 civarındadır. Bu iki tesir beton kalitesinin kontrolünde en önemli iki faktörü teşkil etmektedir. Ayrıca beton karışımın homojen olarak elde edilmesinde de önemlidir.
Karıştırma işi, inşaat yerinde betoniyerlerle gerçekleştirilir. Bazı özel durumlarda karışım, küreklerle de yapılabilir. Genel olarak karışımı meydana getiren çimento torba, kum ağırlık (veya bazı hallerde görünen hacim) ve su da hacim olarak ölçülür. Karışımı hazırlayan (veya hazır beton satan) merkezi kuruluşlar da mevcuttur. Buraya yapılacak istek karşılığında, kullanıma hazır, istenen kalitede karışım, inşaat yerine getirilir. Karışım, sabit karıştırıcılarda yapılabildiği gibi, hareketli karıştırıcılarda da gerçekleştirilebilir. Bu çeşit merkezi beton santrallerinin faydası, karışımın kontrollü olarak yapılmasıdır. Uygun kum ve çakıl bulunduğunda kolayca iyi kalitede beton elde edilebilir. Tavsiye edilebilecek yaklaşık karışım oranı ağırlıkça 1 su, 2 çimento, 4 kum ve 5 çakıl şeklinde verilebilir.
Karışımın homojen bir şekilde elde edilmesinden sonraki yapılan iş, bunun yerleştirilmesidir. Eğer hazırlanan karışım döküm yerine yakın değilse bunun bu yere iletilmesi gerekir. Bu işlem araba ve kova veya pompa kullanılarak da gerçekleştirilebilir. Kalıba yerleştirilen karışımda bulunan hava kabarcıkları titreştirici kullanılarak çıkarılabilir ve betonun iyi yerleşmesi sağlanabilir. Küçük işlerde, şişleme de tatbik edilebilir. Titreştirme, dış merkezli bir kütlenin bir eksen etrafında döndürülmesi suretiyle elde edilir. Bu vibrasyon denilen titreştirme, beton içinde yapılabildiği gibi, kalıbın titreşimiyle de elde edilebilir.
Betonun elde edilmesinde en son adım, dökülmüş betonun bakımı ve sertleşmesidir. Sertleşme portland çimentosunun hidratasyonu, su ile kimyasal reaksiyona girmesi sonucu meydana gelir. İlk günlerde nemli şartların belirli süre devam ettirilmesi önemlidir. Bunun için betonun dış yüzü, su ile ıslatılabileceği gibi, nemli örtüler de kullanılabilir. Tam hidratasyonun elde edilmesi için çimento türü ve
sıcaklığa bağlı olarak uzun bakım süresine ihtiyaç duyulabilir. Çoğu hallerde yedi gün kafidir. Genellikle betonun suyunun buharlaşması sonucu sertleştiği zannedilir. Gerçekten bu doğru değildir. Su olmaksızın ne hidratasyon ve ne de sertleşme olabilir. Su, çimentonun hidratasyonu sonucu kaybolur ve ancak fazla suyun buharlaşmasına müsaade edilebilir. Betonun geçirdiği devrelerdeki
kimyasal reaksiyonlar oldukça karmaşıktır.
Betonu Özellikleri en önemli özellikleri İşlenebilirlik, dayanıklılık, su geçirimsizlik, birim ağırlık, kimyasal mukavemet ve yangına dayanıklılık olarak sayılmaktadır.