Kendiliğinden Yerleşen Betonlarda Kullanılan Deneyler
Kendiliğinden yerleşen betonlarda kullanılmak üzere çeşitli deneysel yöntemler, standart döküm betonlar için kullanılan deneysel yöntemlerden farklı olarak geliştirilmiştir. Yüksek mukavemetli özel betonlar sınıfında olan kendiliğinden yerleşen betonlar, kullanılan mineral ve kimyasal katkılar etkisiyle daha akışkan bir yapıya sahip olacaktır. Bu özelliğinden dolayı standart beton deneyleri dışında deneysel metotlar kullanılmaktadır. Birden fazla metot kullanılabileceği gibi, tek bir yöntemle de kendiliğinden yerleşen beton özellikleri kontrol edilebilinir.
Yayılma deneyi
Bu deney yönteminde, kendiliğinden yerleşen betonun yayılma hızı ve betonun kendi ağırlığı altında yayılması ile oluşacak çapın ölçülmesi hedeflenmektedir. Deney düzeneğinde çökme hunisi ve betonun yayılacağı bir tabla kullanılmalıdır. Standart slump deneyine benzer şekilde, çökme hunisi kendiliğinden yerleşen beton ile doldurulur. Huni yukarıya doğru çekilerek betonun akması sağlanır. Huni çekildikten sonra tabla üzerine yayılan kendiliğinden yerleşen betonun çapı ölçülür. Buna ek olarak kronometre yardımı ile 50 cm yayılabilmesi için geçen süre tutulur. Bu sürenin genellikle 8 – 12 saniye arasında olması istenir.
V hunisi deneyi
Kendiliğinden yerleşen betonların üretilme amaçlarından birisi de en ulaşılmaz dar kalıplarda ve sık donatılı taşıyıcı betonarme elemanlarında boşluk bırakmadan doldurma işlemini yapmaktır. V hunisi deneyi de kendiliğinden yerleşen betonların bu boşluklardan geçebilme özellik ve yeteneğini ölçmek amacı ile yapılır. İsminden de anlaşılacağı üzere, V şeklindeki deneysel bir aparata beton doldurulur. Bu aparatın altında betonun dökülebilmesi için bir kova bulunur. Deney aparatı tamamen beton ile doldurulduktan sonra, alt kısımda bulunan kapak açılır ve betonun kova içerisine dolma süresi ölçülerek betonun akışkanlığı ve yerleşebilirliği konusunda fikir edinilebilir.
Deney uygulanırken birtakım hususlara dikkat edilmelidir. Kendiliğinden yerleşen betonlar vibrasyon etkisi gerektirmediğinden, kaba beton doldurma işlemi sırasında herhangi bir şişleme işlemi uygulanmaz. Huninin içi akışkanlığı sağlamak amacı ile nemli tutulmalıdır. Bahse konu olan V hunisinin hacmi yaklaşık olarak 12 litredir. Alt kapak açıldıktan sonra betonun yerleşimi için yaklaşık 10 saniye beklenir. Akışın tam olarak bitmesi için geçen süre ölçülür. Deney için kullanılan beton ile v hunisinin yüzey kısımları temizlenmeden 5 dakika sonra aynı işlem tekrar uygulanmalıdır. Tekrar uygulama sonucunda akış süresinde azalma görülüyorsa, yani 10 saniyeden daha hızlı sürede akış tamamen gerçekleşiyorsa, bu durum betonun yüksek akışkanlığa sahip olduğunu gösterir. İkinci kez uygulanan deney ile ilk deney arasındaki ölçülen zaman farkı, betonun segregasyon direnci hakkında da bilgi verebilir.
L kutusu deneyi
Kendiliğinden yerleşen betonların yüksek mukavemetli olmasını sağlayan en önemli özelliği sık donatılı elemanların dökümünde bile en uygun yerleşmeyi sağlamasıdır. Betonun akıcılığı ile birlikte, donatılar arası geçişini ölçmek amacıyla geliştirilen bu yöntemde, deney düzeneği olarak yatay ve dikey olacak şekilde hazneler oluşturulmuştur. Böylelikle dikeylik ve yataylık kullanılarak, betonun tıkanma riskini ölçmek de hedeflenmiştir. Deney düzeneğindeki dikey haznenin ve yatay haznenin birleşim noktalarına dik olacak şekilde 3 adet 12 mm lik donatılar yerleştirilir. Dikey kısım ile yatay kısım arasında bir kapak bulunmaktadır. Beton dökülmeden önce bu kapak kapatılmalıdır. Yine v hunisi deneyinde olduğu gibi, akışı sağlamak amacı ile aparatın iç yüzeyi mutlaka nemlendirilmelidir.
Kendiliğinden yerleşen beton özelliği sağlamak amacıyla beton dökümü esnasında kesinlikle şişleme veya vibrasyon uygulanmamalıdır. L kutusu ahşap ya da çelik olarak tasarlanabilinir. Düzeneğin dikey kısmı yaklaşık olarak 13 litre beton hacmine sahiptir. Deneye başlamadan önce, düzeneğin yatay kısmında ara kapaktan itibaren 200 mm ve 400 mm lik mesafeler mutlaka işaretlenmelidir. Beton doldurulduktan sonra yaklaşık 1 dakika bekleme süresi olmalıdır. Bu süre sonunda dikey kısımda bulunan ve deney başlangıcında kapalı olan ara kapak açılır. Donatılar arası beton geçişi takip edilir. Akış tamamlandıktan sonra, yatay ve dikey kısımların her iki ucundaki beton seviyeleri ölçülür.
Ölçülen bu değer literatürde bloklanma oranı olarak isimlendirilir. Bahsi geçen bu oran kendiliğinden yerleşen betonlarda, betonun geçiş yeteneği ve akıcılığı konusunda bilgi verir. Genellikle bu oran minimum 0.8 olarak kabul görmektedir. 200mm ve 400 mm lik mesafelerde ölçülen bu değerler için herhangi bir sınır değer kabulü yoktur. Uygulanan bu deneysel yöntem ile birlikte donatılar arası betonun geçiş durumu, betonun bu bölgede tıkanma olasılığı ve betonun ilerleme durumları incelenir. Tüm bu gözlemler ile birlikte, beton için en önemli özellik olan segregasyon direnci ile ilgili gözlemler yapılabilinir.
U kutusu deneyi
Kendiliğinden yerleşen betonun hiçbir dış etkiye maruz kalmadan kendi ağırlığı altında çelik donatı çubuklarının arasında kolayca geçebilme özelliğini belirlemek için uygulanan bir deneysel yöntemdir. Deney düzeneğinde kutu içerisinde beton döküm yönüne paralel olarak yerleştirilen 13 mm lik donatılar bulunur. Her bir donatı arası net açıklığı 35 mm olarak tasarlanmıştır. Yerleştirilen bu donatıların önünde betonun geçişini kolaylaştırmak amacı ile kayıcı özelliğe sahip kapaklar bulunmaktadır. U şeklindeki bu düzenekte, kısımları birbirinden ayıran bir duvar bulunur. Ancak betonun alt kısımda geçişini sağlamak amacı ile bu kısımları ayıran duvar, düzeneğin alt kısmına kadar inmez.
Bahse konu olan deneysel yöntem, genellikle su altı betonlarının incelenmesinde ve agrega dane çapının en fazla 25 mm olduğu durumlarda uygulanır. Kendiliğinden yerleşen betonun en önemli özelliği olan akış yeteneği gözlemlenir. Aynı zamanda doldurma kapasitesi hakkında da fikir sahibi olunabilinir. Diğer deneysel yöntemlerde olduğu gibi, deney düzeneğinin iç kısmı nemli hale getirilir. İlk durumda beton geçişine izin vermemek için kayıcı kapak kapatılmalıdır. U kutusunun birinci haznesi yaklaşık olarak 20 litre betonla herhangi bir şişleme ya da vibrasyon uygulanmadan doldurulur.
Betonun düzenek içerisinde yerleşmesi beklenmelidir. Bu yerleşim süresi için yaklaşık 1 dakika yeterli olacaktır. Beton yerleştikten sonra kayıcı kapak açılarak, doldurulan betonun ikinci hazneye geçmesi sağlanır. Beton akışı tamamen sona erdikten sonra u kutusunun her iki kısmındaki beton yükseklik seviyeleri ölçülerek bu iki kısım arasındaki fark hesaplanmalıdır.
Literatürde doldurma yüksekliği olarak adlandırılan bu değer, kendiliğinden yerleşen betonlar için en fazla 30 cm olarak kabul edilmektedir. 30 cm den daha düşük değerler elde edilebiliyorsa, betonun donatılar arasında geçiş yeteneğinin ve doldurma kapasitesinin yüksek olduğu yorumu yapılabilinir.
Doldurma kutusu deneyi
Kendiliğinden yerleşen betonlar için kullanılan bir diğer deneysel yöntem, fillbox olarak da bilinen doldurma kutusu deneyidir. Betonun özelliklerini tam anlamıyla ortaya çıkaran bu deneysel yöntemde, kullanılan betonun sık donatılı elemanlarda akışını, işlenebilirliğini ve geçiş yeteneğini araştırmak ana hedeftir. Şeffaf bir kutu düzeneğinden oluşan deney aparatında, betonun ayrışmaya uğramadan ve terlemeye maruz kalmadan donatı çubuklarının arasından geçişi gözlemlenir.
Kutu içerisinde düşey ve yatay olmak üzere, düşey hatta 5, yatay hat boyunca 7 adet olacak şekilde toplam 35 adet 20mm çapa sahip donatı ile deney düzeneği oluşturulur. Hazne ucunda 50 cm yükseklikte bir boru sistemi mevcuttur. Bu borudan belirli hız ile (yaklaşık 5 saniye içinde 1,5-2 litre) beton akışı başlatılır. Beton akışı tamamlandıktan sonra haznenin iki ucundaki betonun yükseklikleri ölçülür ve ortalamaları alınarak doldurma oranı hesaplanır.
F(%) = [(h1 + h2)x350 / 2 ] / [(h1x350)x100]= [(h1+h2)/2]x100 Formülde de görüldüğü gibi, bu değer yüzde (%) olarak hesaplanmaktadır. Kendiliğinden yerleşen betonlarda bu oran en az %90 olmalıdır. Bu oran %100’e yaklaştıkça betonun doldurma kabiliyetinin yüksek olduğunu kanıtlanmaktadır.
