Malzeme Bilimi Yapı Malzemeleri ve Deneyleri
Birsen Yayınevi
ÖNSÖZ Yayınlamış olduğumuz bu kitapta öncelikle genel malzeme hakkında teorik bilgi verilerek malzemelerin yapısı incelenmiştir Malzemenin yapısı ve davranışları bir mühendis tarafından bilinmesi gereken önemli hususlardan biridir Bu nedenle maddelerin içyapıları ve davranışları anlatılmıştır Genel malzeme bilgisinden sonra genellikle inşaatlarda kullanılan Ahşap Metaller Plastik Alçı Kireç Perlit Magnezyum ve Cam gibi malzemeler de anlaşılır bir şekilde izah edilmiştir Günümüz inşaatlarında ana taşıyıcı malzeme olarak kabul edilmiş en önemli unsur betonarmedir Betonarme yapıların iskeletini oluşturur ve üzerine gelecek yükleri taşır Yapıların oluşturduğu yükler betonarmenin kendi öz yükü ile birlikte duvar sıva tesviye betonu kaplama çatı ve hareketli yüklerden oluşur Oluşan bu yükler büyüktür Döşemelere gelen yükler kirişlere kirişlere gelen yükler kolonlara ve kolonlar da bu yükleri temele intikal ettirir Bu nedenle yük taşıyan elemanların iyi analiz edilmesi ve ona göre donatı ile birlikte boyutlandırılması gerekir Yapı elemanlarının boyutlandırılmasında esas olan en önemli husus kullanılan beton kalitesidir Bu nedenle betonu meydana getiren elemanların iyi kalitede olması gerekir Bu kitapta anlatılan da betonu meydana getiren agrega çimento ve bu ikisinden oluşan bileşke beton ile ilgili yapılması gereken deneyler konu edilmektedir Konuların seçimi önce çimento ve agrega ayrı ayrı ele alınıp sonra betonda birleştirilerek sonlandırılmıştır Beton elemanlarının deneylerinden başka inşaatta en çok kullanılan iki önemli malzemenin tuğla ve kiremit ile ilgili deneyler yapılmıştır Bu kitaptaki konular inşaat mühendisiiğinde malzeme laboratuar dersleri ile Meslek Yüksekokulları inşaat bölümlerinde Yapı malzemesi ve Beton teknolojisi dersleri ve inşaat Teknik liseleri ile Yapı Meslek Liselerindeki malzeme laboratuarı derslerine uygun olarak hazırlanmıştır Yapılan deneyler TS ASTM DIN ve BS standartları göz önüne alınarak okuyanın kolay anlayabileceği ve deney sonucunda deney ile ilgili rapor yazabileceği bir sitilde yazılmıştır Umarım inşaat sektörüne ve ilgili öğrencilere faydalı olur 15 07 2012 Öğr Gör Müslim AVCIOĞLU İÇİNDEKİLER 1 BÖLÜM 1 MALZEME BİLİMİ 1 1 BÖLÜM 5 MADDENIN İÇ YAPISI 5 A GİRİŞ 5 1 MADDENIN GAZ HALIİ 5 2 MADDENIN SIVI HALİ 5 3 MADDENIN KATI HALİ 5 a KRISTALLİ MADDELER 5 b AMORF MADDELER 6 c MOLEKÜLLÜ MADDELER 6 4 KRISTALLİ YAPI 7 a AMORF MOLEKÜLLÜ ve FAZLI YAPI 10 Şekil 1 10 Amorf Malzemelerin Isı Sıcaklık Diyagramı 11 5 ANA MALZEME SINIFLARI 11 a METALLER 11 b SERAMİKLER 19 3 POLİMERLER 27 4 KOMPOZİTLER 31 Hacimsel Hooke Kanunu 40 SORULAR 48 B İNŞAATTA KULLANILAN MALZEMELER 50 1 AHŞAP 50 2 METALLER 61 2 ÇELİK 66 3 PLASTIK PVC VE ÖZELLİKLERİ 87 4 PERLİT 89 5 MAGNEZYUM 95 6 ALÇI 99 7 KİREÇ 106 8 CAM 113 2 BÖLÜM 123 ÇİMENTOLAR 123 ÇİMENTOLAR 127 A TANIM 127 B ORGANIK ÇIMENTOLAR 127 C INORGANİK ÇIMENTOLAR 127 1 HİDROLİK ÇİMENTOLAR 127 2 HİDROLİK OLMAYAN ÇİMENTOLAR 127 C ÇİMENTO KLİNKERi 128 1 TÜRK STANDARTLARINDAKI ÇİMENTOLAR 129 a PRİZ SÜRESİ 130 1 Şimşek priz 131 2 Yalancı priz 131 b İNCELİK VE ETKİLERİ 131 c HİDRATASYON ISISI VE TERMİK RÖTRE 131 d ÇİMENTONUN HAZIR BETONLA PARALEL DENETLENMESI 132 D ÇİMENTO BİLEŞENLERİ VE ÖZELLİKLERİ 132 1 PORTLAND ÇİMENTOLARININ ANA BİLEŞENLERİ 133 2 BİLEŞENLERİN ÖZELLİKLERİ 133 E ÇİMENTO ÇEŞİTLERİ 135 1 PORTLANT ÇİMENTOLARI PÇ 32 5 TS 19 135 a Portland Cüruflu Çimento TS 12139 135 2 BEYAZ PORTLANT ÇİMENTOLARI BPÇ 32 5 TS 21 136 3 YÜKSEK FIRIN CURUF ÇIMENTOLARI YFCÇ TS 20 137 4 TRASLI ÇIMENTOLAR TÇ TS 26 137 5 UÇUCU KOLU ÇİMENTOLAR 138 6 SOLFATLI CURUF ÇİMENTOLARI TS809 138 7 ERKEN DAYANIMI YÜKSEK ÇIMENTO TRAVERS ÇİMENTOSU TS3646 138 8 KATKILI ÇİMENTO TS 10156 139 9 CÜRUFLU ÇİMENTO TS 20 139 10 PUZOLONİK ÇİMENTO TS 12144 139 11 KOMPOZE ÇIMENTO TS 12142 139 12 SÜLFATLARA DAYANIKLI ÇİMENTO TS 10157 140 13 SÜPER SÜLFAT ÇİMENTOSU TS 809 140 14 HARÇ ÇİMENTOSU TS 22 140 F ÇİMENTOLARIN TEKNİK ŞARTNAMELERİ 140 1 PORTLANT ÇİMENTOLARINDA TS 19 A GÖRE 141 a Kimyasal Özellikler 141 b Fiziksel Özellikler 141 2 BEYAZ PORTLANT ÇİMENTOLARI 142 a Kimyasal Özellikler 142 b Fiziksel Özellikler 142 3 YÜKSEK FIRIN CURUF ÇİMENTOLARI TS20 142 a Kimyasal Özellikler 142 b Fiziksel Özellikler 142 4 Traslı Çimentolar TÇ TS 26 142 a Kimyasal Özellikler 143 b Fiziksel Özellikler 143 5 UÇUCU KÜLLÜ ÇİMENTOLAR 144 a Kimyasal Özellikler 144 b Fiziksel Özellikler 144 6 SÜLFATLI CURUF ÇİMENTOLAR 144 a Kimyasal Özellikler 144 b Fiziksel Özellikler 144 7 ERKEN DAYANIMI YÜKSEK TRANVERS ÇİMENTOLAR 145 a Kimyasal Özellikler 145 B Fiziksel Özellikler 145 G TÜRKİYEDE YENİ ÇİMENTO TİPLERİ 146 1 DAYANIM SINIFLARI 147 2 ÇİMENTO İÇİN STANDART İŞARETLEME 147 3 YENİ STANDARTTAKİ MİNERAL KATKI VE ÖZELLİKLERİ 151 4 ÇİMENTO ÜRETİCİSİNDE AMBALAJI ÜZERİNE YAZILMASI GEREKEN BİLGİ VE İŞARETLER GEREKEN BİLGİ VE İŞARETLERİ 152 H ÇİMENTOLARDAN NUMUNE ALMA 152 1 TANIMLAR 152 2 NUMUNE ALACAKLAR 152 3 ALINACAK NUMUNE MİKTARI 152 4 NUMUNE ALMADA DİKKAT EDİLECEK HUSUSLAR 154 5 NUMUNE ALMA ŞEKİLLERİ 155 a Ambalajlanmış Torbalardan Numune Alınma 155 b Dökme Çimentolardan Numune Alma 155 c Kepli Numune Alma 156 d Sayar Mekanik Helezonlu Numune Alıcı 156 e Sabit Mekanik Helezonlu Numune Alıcı 156 6 NUMUNELERİN KORUNMASI 157 7 ÇİMENTOLARIN DEPOLANMASI 159 I ÇİMENTOLARA UYGULANAN DENEYLER 160 1 DENEY NUMUNELERİNİN HAZIRLANMASI 160 2 YAPILACAK ÇİMENTO DENEYLERİ 160 1 NORMAL KIVAM TAYİNİ 161 2 PRİZ BAŞLANGIÇ VE BİTİŞ SÜRELERİNİN TAYİNİ 161 3 ÇİMENTONUN ÖZGÜL AĞIRLIK TAYİNİ 177 4 HACİM SABİTLİĞİ DENEYİ 183 5 ÇİMENTO ELEK ANALİZİ 192 6 ÇİMENTO ÇEKME DAYANIMI DENEYİ 194 7 ÖZGÜL YÜZEY DENEYİ BLAİNE ALETİ İLE 209 8 ÖZGÜL YÜZEY DENEYİ HYDENS ALETİ İLE 215 9 HİDRATASYON ISISININ TAYİNİ 219 3 BÖLÜM 227 AGREGALAR 227 A TANIM 227 1 İRİ AGREGALAR 227 2 İNCE AGREGALAR 227 3 BETON AGREGALARI 227 B AGREGALARDA GENEL OLARAK ŞU ÖZELLİKLER BULUNMALIDIR 228 1 DAYANIKLILIK 228 2 AGREGANIN ŞEKLİ 229 C AGREGADAN NUMUNE ALMA TS EN 932 1 TS 707 ASTM C 33 229 1 TAŞ OCAKLARINDAN NUMUNE ALMA 229 C AGREGALARDA YAPILAN DENEYLER 232 1 AGREGALARIN HAZIRLANMASI 232 2 DENEY STANDARTLARI TS EN 932 1 TS 707 ASTM C 33 232 a Dört Bölerek Küçültme Çeyrekleme 232 b BÖLGEÇLE NUMUNE HAZIRLAMA 233 2 ELEK ANALİZİ 234 DENEY STANDARDI TS EN 933 1 TS 3530 234 3 İNCE AGREGADA ORGANİK MADDE TAYİNİ 245 4 KİL MİKTARININ TAYİNİ 248 5 AGREGADA BİRİM AĞIRLIK TAYİNİ DENEYİ 251 a SIKIŞIK BİRİM AĞIRLIK DENEYİ 252 b GEVŞEK BİRİM AĞIRLIK DENEYİ 255 6 AGREGADA GEVŞEK YIĞIN YOĞUNLUĞUNUN VE BOŞLUK HACMİNİN TAYİNİ DENEYİ 257 7 AGREGADA SU EMME ŞANTİYEDE DONA DAYANIKLILIK 261 KULLANILAN ALETLER 261 DENEYİN YAPILIŞI 261 8 AGREGADA SAĞLAMLIK 264 a Şantiye Deneyi 264 b Laboratuvarda 266 LOS ANGELES DENEYİ 266 9 AGREGADA YASSI MALZEME ORANI 271 a Şantiye Deneyi 271 b Laboratuvar Deneyi 273 10 AGREGADA UZUN MALZEME ORANI UZUNLUK İNDEKSİ 277 11 AGREGADA DARBE KATSAYISI TAYİNİ 281 12 NO 200 ELEKTEN GEÇEN MALZEME MİKTARI YIKAMA METODU İLE 285 13 NO 200 ELEKTEN GEÇEN MALZEME ÇÖKELME YÖNTEMİ İLE 289 14 KUMUN DOYGUN KURU YÜZEY NEMİNİN BULUNMASI 294 A KONİ METODU 294 B KESME METODU 295 c GÖZLE MUAYENE 296 15 KUMUN ÖZGÜL AĞIRLIĞININ BULUNMASI 300 16 ÇAKILIN ÖZGÜL AĞIRLIĞI 309 16 AGREGALARDA DONA DAYANIKLILIK VE ÇÖZÜLME DENEYİ 317 4 BÖLÜM 321 BETON 321 4 BÖLÜM 323 BETON 323 A TANIM 323 1 BİRİM HACİM AĞIRLIKLARINA GÖRE SINIFLANDIRMA 323 2 ÜRETİLDİKLERİ YERE GÖRE SINIFLANDIRMA 323 3 SERTLEŞMESİNE GÖRE SINIFLANDIRMA 324 B BETON MUKAVEMETİNE ETKİ EDEN FAKTÖRLER 324 1 ÇİMENTONUN DEĞİŞMESİ 324 2 SU ÇİMENTO ORANI 324 3 GRANÜLOMETRİ ETKİSİ 325 4 BETON KARIŞIM ORANININ ETKİSİ 325 5 SIKIŞTIRMANIN ETKİSİ 325 C BETON KARIŞIM HESAPLARI 325 1 SU MİKTARININ TESPİTİ 325 2 ÇİMENTO MİKTARININ TESPİTİ 327 3 AGREGA MİKTARININ TESPİTİ 327 D BETONUN KÜR EDİLMESİ TS EN 12390 2 BS 1881 2 330 1 ANORMAL HAVA KOŞULLARINDA BETON DÖKÜLMESİ 330 2 KATKILI BETONLAR 332 a HAVA KATKILI BETON 332 b HAVA KATKI MADDESİNİN SEÇİMİ 334 3 SERTLEŞMİŞ BETONUN KONTROLÜ 336 4 AŞINMAYA DAYANIKLI BETON 338 5 YANGIN VE SICAĞA KARŞI DAYANIKLI BETON 338 6 KİMYASAL ETKİLERE DAYANIKLI BETONLAR 339 7 SU ZEMİNİN VE GAZLARIN BETONU ETKİLEYİŞİNİ ANLAMA 340 E BETONUN YERİNE YERLEŞTİRİLMESİ 342 F TAZE BETON DENEYLERİ 350 2 TAZE BETON BİRİM HACİM AĞIRLIĞI 359 3 TAZE BETONDA KIVAM TAYİNİ ÇÖKME HUNİSİ METODU 362 4 SIKIŞTIRMA FAKTÖRÜ METODU İLE KIVAM TAYİNİ 365 5 KIVAM DENEYİ VE BE METODU 369 6 TAZE BETONDA KIVAM DENEYİ 373 7 ÖZGÜL YÜZEY DENEYİ 7 VE 28 GÜN 376 8 SERTLEŞMİŞ BETONUN ÖZGÜL AĞIRLIĞI 385 9 BETONDA TAHRİBATSIZ DAYANIM DENEYLERİ 389 BETON TEST ÇEKİCİ İLE DAYANIM BULMA 389 10 BETONDA TAHRİBATSIZ DAYANIM DENEYLERİ 393 ULTRASONİK TEST CİHAZI 393 11 BETONDA TAHRİBATSIZ DAYANIM DENEYLERİ 395 BETONDA ÇATLAK ÖLÇME 395 5 BÖLÜM 397 TUĞLA DENEYLERİ 397 A TUĞLA VE KİREMİTİN TARİHÇESİ 399 B PİŞMİŞ TUĞLALAR 401 1 HARMAN TUĞLASI 401 2 FABRİKA TUĞLASI 403 A NORMAL BİR TUĞLANIN BOYUTLARI 403 B FABRİKA TUĞLASI BOYUTLARINA GÖRE ÜÇ GRUBA AYRILIR 403 C FABRİKA TUĞLALARI İMALAT DURUMUNA GÖRE İKİ GRUBA AYRILIR 403 C TUĞLALARDA YAPILAN DENEYLER 406 1 BİRİM HACİM AĞIRLIĞI DENEYİ 406 DENEYDE KULLANILAN ALETLER 406 DENEYİN YAPILIŞI 406 YAPILABİLECEK HATALAR 408 1 ÖZGÜL AĞIRLIĞI DENEYİ 410 3 BASINÇ DAYANIMI DENEYİ 414 4 ZARARLI MADDE DENEYİ 417 5 DONA DAYANIKLILIK DENEYİ 419 6 SU EMME ORANI DENEYİ 421 6 BÖLÜM 425 KİREMİT DENEYLERİ 425 A KİREMİTLER 427 1 TANIM VE TARİHİ 427 2 TUĞLA VE KİREMİDİN ÜRETİM AŞAMALARI 428 A HAMMADDE HAZIRLANMASI 428 B ŞEKİLLENDİRME 429 C KURUTMA 430 D PİŞİRME 431 E AMBALAJLAMA VE SEVK 433 B KİREMİTİN İMALAT TÜRLERİ 434 1 PİŞMİŞ KİLDEN YAPILMIŞ KİREMİTLER 434 2 PİŞMEMİŞ ÇİMENTO KATKILI KİREMİTLER 436 3 DENEYLER 440 B KİREMİTLERDE YAPILAN DENEYLER 441 1 SU EMME DENEYİ 441 2 EĞİLME MUKAVEMETİ DENEYİ 446 3 DONA DAYANIKLILIK DENEYİ 449 4 ZARARLI KİREÇ VE MAGNEZYA DENEYİ 451 5 DÜZGÜNLÜK DENEYİ 453 YAPI MALZEMELERİ YÖNETMELİĞİ 455 89 106 EEC 455 BİRİNCİ BÖLÜM 459 AMAÇ KAPSAM HUKUKİ DAYANAK VE TANIMLAR 459 1 AMAÇ 459 2 KAPSAM 459 3 HUKUKİ DAYANAK 459 4 TANIMLAR 459 İKİNCİ BÖLÜM TEMEL GEREKLER TEKNİK ŞARTNAMELER PİYASAYA ARZ 462 TEMEL GEREKLER 462 1 TEKNİK ŞARTNAMELER VE CE UYGUNLUK İŞARETİ 462 a CE İŞARETİ 463 b PİYASAYA ARZ 463 ÜÇÜNCÜ BÖLÜM 464 AVRUPA TEKNİK ONAYI 464 DÖRDÜNCÜ BÖLÜM 465 UYGUNLUK TEYİDİ 465 BEŞİNCİ BÖLÜM 466 ÖZEL HÜKÜMLER 466 ALTINCI BÖLÜM 467 ONAYLANMIŞ KURULUŞLAR 467 YEDİNCİ BÖLÜM 467 PİYASA GÖZETİMİ VE DENETİMİ 467 SEKİZİNCİ BÖLÜM 468 BİLDİRİME İLİŞKİN ESASLAR CEZAİ HÜKÜMLER YÜRÜRLÜK VE YÜRÜTME 468 BİLDİRİME İLİŞKİN ESASLAR 468 1 CEZAİ HÜKÜMLER 468 2 YÜRÜRLÜK 469 3 YÜRÜTME 469 EK I 469 TEMEL GEREKLER 469 1 MEKANİK DAYANIM VE STABİLİTE 469 2 YANGIN DURUMUNDA EMNİYET 470 3 HİJYEN SAĞLIK VE ÇEVRE 470 4 KULLANIM EMNİYETİ 470 5 GÜRÜLTÜYE KARŞI KORUMA 470 5 ENERJİDEN TASARRUF VE ISI MUHAFAZASI 470 EK II 471 AVRUPA TEKNİK ONAYI 471 EK III Değişik 1 12 2006 26363 R G 7 md TEKNİK ŞARTNAMELERE UYGUNLUK TEYİDİ 471 1 UYGUNLUK KONTROL METODLARI 471 2 UYGUNLUK TEYİDİ SİSTEMLERİ 473 a BİRİNCİ ALTERNATİF 473 b İKİNCİ ALTERNATİF 474 c ÜÇÜNCÜ ALTERNATİF 474 3 UYGUNLUK TEYİDİNDE ROL ALAN KURULUŞLAR 474 4 CE UYGUNLUK İŞARETİ AT UYGUNLUK BELGESİ İMALATÇININ 475 a AT UYGUNLUK BEYANI 475 EK IV 476 DENEY LABORATUVARLARI MUAYENE KURULUŞLARI VE BELGELENDİRME KURULUŞLARI KRİTERLERİ 476 1 BÖLÜM 1 MALZEME BİLİMİ 1 1 BÖLÜM 5 MADDENİN İÇ YAPISI 5 A GİRİŞ 5 1 MADDENİN GAZ HALİ 5 2 MADDENİN SIVI HALİ 5 3 MADDENİN KATI HALİ 5 a KRİSTALLİ MADDELER 5 b AMORF MADDELER 6 c MOLEKÜLLÜ MADDELER 6 4 KRİSTALLİ YAPI 7 a AMORF MOLEKÜLLÜ ve FAZLI YAPI 10 Şekil 1 10 Amorf Malzemelerin Isı Sıcaklık Diyagramı 11 5 ANA MALZEME SINIFLARI 11 a METALLER 11 b SERAMİKLER 19 b SERAMİKLERİN ÖZELLİKLERİ 25 3 POLİMERLER 27 a POLİMERLERDE MOLEKÜL YAPISI 28 b POLİMERLERİN DIŞ ETKİYE DAYANIKLIĞI 31 4 KOMPOZİTLER 31 a KOMPOZİT MALZEMELER 31 b YÜZEYİ KAPLANMIŞ MALZEMELER 32 c YÜZEY DEĞİŞTİRİLMİŞ MALZEMELER 32 d AGLOMERELER 32 e DONATLI MALZEMELER 33 f EKLİ MALZEMELER 33 g LİFLİLERLE DONATILI POLİMERDEKİ GELİŞMELER 34 h ÖZELLİKLERİ 35 Hacimsel Hooke Kanunu 40 SORULAR 48 B İNŞAATTA KULLANILAN MALZEMELER 50 1 AHŞAP 50 a GİRİŞ TARİHÇESİ 50 b AHŞAP MALZEME HAMMADDESİ VE TÜRLERİ 51 c AHŞABIN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ 54 d AHŞABA ZARAR VEREN ETKENLER 55 e AHŞABI KORUMA ÇARELERİ 56 f AĞACIN KERESTENİN KURUTULMASI 57 g AHŞABIN YAPISINDAKİ KULLANIM YERİ 58 2 METALLER 61 a GENEL BİLGİ 61 b DEMİR FONT ÇELİK 61 2 ÇELİK 66 b ALAŞIMLI ÇELİKLER 68 c DEMİR VE ÇELİKTEN YAPILAN YAPI MALZEMELERİ 70 d ÇİNKO VE ÖZELLİKLERİ 73 a İnşaat Sektörü 77 b Enerji Sektörü 77 c Tarım Sektörü 78 d Otomotiv Sektörü 78 e Diğer 78 e BAKIR VE ÖZELLİKLERİ 79 F KURŞUN VE ÖZELLİKLERİ 82 G ALÜMİNYUM VE ÖZELLİKLERİ 83 1 TARİHÇE 83 2 ÖZELLİKLERİ 84 3 KULLANMA ALANLARI 86 3 PLASTİK PVC VE ÖZELLİKLERİ 87 4 PERLİT 89 a GİRİŞ VE TARİHÇESİ 89 b KULLANMA NEDENLERİ 90 b KULLANILDIĞI YERLER 91 c PERLİT PANELLERİ 94 5 MAGNEZYUM 94 a MAGNEZYUM BOARD PANEL VEYA LEVHA 95 b ÖZELLİKLERİ 95 c KULLANMA ALANLARI 96 c FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ 97 6 ALÇI 98 a TARİHÇESİ 98 b ALÇININ ÖZELLİKLERİ 98 c ALÇININ KİMYASI 99 d ALÇININ AVANTAJLARI 100 e ALÇININ DEZAVANTAJLARI 100 f ALÇI BÖLME DUVARLARI ALÇIPAN 100 g PANELLER 102 7 KİREÇ 104 a SÖNDÜRME İŞLEMİ 106 b SU KİRECİ HİDROLİK KİREÇ 110 c KİRECİN KULLANIM ALANLARI 110 8 CAM 111 a CAMI OLUŞTURAN ANA MADDELER 111 b CAMIN KULLANIM ALANLARI 113 c CAM TUĞLALAR 113 d ISI GEÇİRMEZ ÇİFT CAM 116
