Betonun Dayanımını Etkileyen En Önemli 12 Faktör

Beton çimento, su, agrega ve katkı maddelerinden oluşan karışımdır. İyi ve kaliteli bir beton elde etmek için önemli işlemlerden birisi yeterli miktarda sıkışma sağlamaktır. Bunun için hem agrega gradasyonu düzgün olmalı hem de beton dökümü sırasında yerleştirme ve sıkıştırma işlemleri iyi yapılmalıdır.

Betonun yerleştirilmesi işlemi ile boşluksuz bir beton elde edilir ve buna bağlı olarak yüksek basınç dayanımı ve geçirimsizlik elde edilebilmek açısından önem taşır. Yerleştirme yapılırken kalıp şekli, eleman tipi, kalıp boyutu gibi faktörler dikkate alınarak çalışılmalıdır. Yerleştirme işlemine başlamadan önce ön hazırlıkların yapılarak beton dökümünün olabildiğince kesintisiz, sürekli devam etmesi ve soğuk derzin önlenmesi gerekmektedir. Aksi takdirde farklı beton katmanları arasında aderansın yetersiz oluşu ortaya çıkabilmektedir.

Aşağıdaki beton dayanımını etkileyen en önemli 12 faktör bulunmaktadır.

Suyun ağırlığının çimento ağırlığına oranına Su/Çimento oranı denir. Betonun dayanımını arttırmada en önemli faktördür. Düşük S/Ç oranı daha yüksek beton dayanımı sağlar. Genel olarak, 0.45 ila 0.60 su/çimento oranı kullanılır. Çok fazla su ayrışmaya neden olur ve betonda boşluklar oluşturur. Su/Çimento oranı, betonun dayanımı ile ters orantılıdır. Aşağıdaki tabloda gösterildiği gibi, S/Ç oranı arttığında betonun dayanımı azalır, S/Ç oranı azaldığında betonun dayanımı artar.

Betonun sıkıştırılması, betonun yoğunluğunu arttırır, çünkü betonun kompakt ve yoğun olmasını sağlayan, taze boşluklu betondan hava boşluklarının çıkarılması işlemidir. Betondaki hava boşluklarının varlığı dayanımını büyük ölçüde azaltır. Hava boşluklarının yaklaşık %5'i gücü %30 ila %40 oranında azaltabilir. Yukarıdaki tabloda da görebileceğimiz gibi, aynı su/çimento oranlarında bile, farklı sıkıştırma hassasiyetlerinde farklılıklar vardır. Dayanım, tamamen sıkıştırılmış betonda, yetersiz sıkıştırılmış betondan daha yüksektir.

Bir vibratörle sıkıştırılması gereken beton için, daha düşük bir su çimento oranı kullanılabilir. Maksimum mukavemet s/ç = 0.4'te elde edilir. Su çimento oranı 0.4'ten az olduğunda, çimento ve petekli yapının uygun olmayan tutarlılığı ve işlenebilirliği vardır.

Çimentodaki agrega oranındaki artışla, son dayanım bir dereceye kadar artacaktır. Agregalar, agresif yük koşullarında betonun darbe dayanımını etkileyecek anahtar faktörlerdir. Kaliteli agregalar, çimento hidrasyonu için kullanılan daha az su içeriğini emecektir.

Agregaların derecelendirilmesi, agregaların partikül büyüklüğü dağılımını belirler. Beton karışımı için en önemli faktördür. Üç çeşit agrega vardır; Orta dereceli agrega, Kötü dereceli agrega ve İyi dereceli agrega vardır. İyi dereceli agrega tüm boyuttaki agrega parçacıklarını içerir. Böylece, daha az miktarda boşluk olur. İyi dereceli agregaların kullanımı betona daha yüksek dayanım sağlar.

Kür sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, betonun sertleşme oranı da o kadar artar. Yaklaşık 90 derece santigrat sıcaklıkta on saat kür, 28 gün dayanımının %70'ine ulaşacaktır. Bu nedenle lütfen unutmayın, beton karıştırma sırasında mümkün olduğunca az su kullanın ve beton dökümünden sonra mümkün olduğunca fazla kullanın.

Daha büyük boyutlu agregaların kullanımı daha yüksek dayanıma yol açar, yani daha büyük agrega, daha düşük yüzey alanı oluşturacaktır ve su ihtiyacı daha düşük olacaktır. Dolayısıyla daha yüksek mukavemet ile sonuçlanacak daha düşük bir su çimento oranı kullanılabilir.

Betonun dayanım gelişimi hem zamana hem de sıcaklığa bağlıdır. Betonun dayanımı, zamanın ve sıcaklığın çarpımının bir fonksiyonudur. Bu toplam, somut vade olarak adlandırılır. Vade = Σ (Zaman x Sıcaklık). Olgunluk derece santigrat saat veya derece santigrat gün cinsinden ölçülür.

Hava durumu farklı nedenlerden dolayı betonun gücünü etkiler. Soğuk iklimde, açık alandaki beton, havadaki ani değişiklik nedeniyle tekrarlanan donma ve çözülme işlemlerine maruz kalır. Betonda bozulma meydana getirir. Nem içeriğindeki değişimle birlikte malzemeler genişler ve büzülür. Betonda çatlaklar oluşur.

Belli bir sıcaklık artışı ile birlikte, hidrasyon işleminin hızı artar, bu da hızla güçlenir. Ani sıcaklık değişimleri, betonun çatlamasına ve parçalanmasına neden olan bir termal gradyan oluşturur. Bu yüzden betonun son dayanımı çok yüksek sıcaklıklarda daha düşüktür.

Beton yaşı arttıkça, hidrasyon derecesi daha fazla olacaktır. Hidrasyon işlemi su ve çimento kimyasal reaksiyonudur. Hidrasyon, beton bileşenlerinin partiküllerinin bağlanmasında önemli rol oynayan jeli üretir. Bu nedenle, betonun gücü yaşla birlikte artar. Normal olarak, herhangi bir olumsuz faktör olmaması koşuluyla beton dayanımı 11 yıl sonra iki katına çıkar.

28 gündeki kuvvet =  f₂₈ ; 7 gündeki kuvvet = f₇ ; k₂ = Sabit Değer, 3 ila 6 arasında değişmektedir; k₁ = Sabit değer, 0,3 ile 0,8 arasında değişmektedir. Kuvvet kazanma oranı zamana bağlı olacaktır. Gerçek durumda betonun dayanımı 28 gün sonraki değeri dikkate alınır. Yapıların tasarımında 28 günden sonraki dayanım artışları dikkate alınmaktadır. Betonun daha düşük bir yaş ve 28 gün içindeki mukavemeti, çimento bileşimine, çimentonun inceliğine ve kürleme sıcaklığına bağlıdır. Daha düşük su çimento oranına sahip beton, yüksek w/c ile karışımdan daha hızlı bir şekilde mukavemet kazanır. 7 ve 28 günlük basınç dayanımı arasındaki ilişki: R(28) = 1.4R(7) + 150 burada,  28 gün = R(28) 'deki dayanım; 7 gün =R(7)' deki dayanım, başka bir formül, f₂₈ = k₂ (f₇)^k1