Beton Basınç Dayanımı: Silindir ve Küp Numune Farkları Nelerdir?

Beton Basınç Dayanımı Nedir?

Beton, lineer ve homojen olmayan, inelastik bir malzemedir. Kuvvet altındaki davranışı diğer kullanılan birçok mühendislik malzemesinden farklıdır.

Beton, basınç dayanımı yüksek çekme dayanımı düşük gevrek bir malzemedir. Betonun yüksek basınç dayanıma sahip bir malzeme olması inşaat endüstrisinde çok kullanılmasını sağlamıştır. Beton basınç dayanımı, TS 3068′ göre test edilen 28 günlük numunelerin dayanımı olarak ifade edilir. Bugün dünyada bir standart olarak kabul edilen standart test numunesi, 150×300 mm boyutlarına sahip silindir numunelerdir. Buna karşın bazı ülkelerde standart olarak 200x200x200 veya 150x150x150 mm boyutlarında küpler de kullanılır.

Geçmişte küp numuneler ve silindir numuneler dayanımlarının arasındaki ilişkiyi bulmak adına çeşitli çalışmalar ve deneyler yapılmıştır. Bu testlerin bir sonucu olarak, silindir numunelerin dayanımlarının küp numunelerin dayanımlarına olan oranın 0.7 ile 1 arasında değiştiği bulunmuştur. Buna karşın betonun dayanımının rasgele değişken olduğu not edilmelidir. Bu yüzden sınırlı sayıda numune ile gerçekleştiren testler ile bulunan oranlar yanıltıcı olabilir.

Küp ve Silindir Numunelerde Dayanım Neden Farklıdır?

1. Silindir numunede yaşanan gerilme uniform dağılır. Buna karşın küp numunede yaşanan gerilme köşelerde daha fazladır.
2. Kesit alanlarındaki farklardan dolayı bir küp numunesinin failure load’u silindir numuneninkinden çok daha yüksektir. Bu yüzden küp numunelerini test etmek için daha büyük kapasitelere sahip makineler kullanılmalıdır.
3. Agrega gradasyonunun küp numune dayanımını silindir numuneden daha çok etkilemesi

Gif, https://www.giatecscientific.com/low-breaks/ adresinden alınmıştır.

Basınca maruz kaldığında küp ve silindir numunelerin davranışları nasıl olduğuna bir bakalım.

Basınca maruz kalan bir beton küp çapraz şekilde çatlayacaktır. Oluşan çatlaklar test makinesinin yüzeyi ile beton küpün yüzeyi arasındaki sürtünme kuvvetleri yüzünden eğik/çapraz şekilde oluşur. Bu sürtünme kuvvetleri küp numunesinin merkezine doğru oluşur. Bu nedenle küp numune uçlarından birleştirilmiş iki adet üçgen şekli oluşturacak şekilde birleştikleri noktadan çatlar.

Peki küp numunelerin yüzeylerinde sürtünme kuvvetleri olmasaydı nasıl bir durumla karşılaşacaktık? Ekteki görselde görüleceği üzere küp numunenin her iki yüzeyi yağlanarak bir test gerçekleştiriliyor. Sürtünme kuvvetleri elimine edildiğinde çatlaklar bu sefer öncekinde olduğu gibi çapraz bir şekilde köşelere doğru oluşmuyor. Sadece Basınç kuvveti altında olan beton küpte paralel çatlaklar oluşmaya başlıyor. Bu test silindir numune üzerinde yapıldığında ise karşımıza şu sonuçlar çıkacaktır. Silindir numunede silindirin uzunluğundan dolayı sürtünme kuvvetleri daha düşük etkili olacaktır.

Beton Basınç Dayanımı Birçok Faktörden Etkilenir

1. Numunelerin Geometrisi

Numunelerin geometrisi dayanımı etkiler. Bunu daha önce birçok kez açıklamıştık. Numunenin boyutları da ayrıca dayanımı etkiler. Küçük numunelerin basınç dayanımları daha büyük boyutlu numunelere kıyasla daha fazladır. Aşağıdaki tabloda geometriye ve numune boyutlarına göre numune dayanımlarının nasıl değiştiği açıkça görülmektedir.

Numunelerin yüksekliklerinin kesit alanlarına olan oranı da dayanımı etkilemektedir. Bunun ana nedeni, sürtünme kuvvetlerinin etkileridir. Aşağıdaki tabloda yükseklik/kesit alanı oranında değişiklik olması durumunda dayanımın nasıl etkileneceğini yansıtılmıştır.

2. Yüklemenin Hızı

Beton zamana bağlı olan bir malzemedir. Bu yüzden basınç yüklemenin hızı da beton numunelerinin dayanımını etkiler. Yavaş bir şekilde basınç uygulanan bir numunenin dayanımı aynı karışından olan ve hızlı bir şekilde yükleme yapılan numuneye göre daha düşük kalır. Yükleme hızının etkisinden dolayı standart testler için mutlak bir yükleme hızı belirlenmiştir.

3. Diğer Faktörler

Daha önce de değindiğimiz gibi su çimento oranı dayanımı doğrudan etkiler. Bununla birlikte test yapılacak numunenin nemi ve test yapılacak makinenin özellikleri de beton basınç dayanımını etkileyecektir. Bunun dışında Dış koşullar (kür koşulları) ve çimentoyla ilgili etkenler basınç dayanımını etkileyen faktörler arasında sayılabilir.