bir bağlayıcı madde ve su ile birleştirilmesinden meydana gelen inşaat yapıtaşı. Bağlayıcı madde de genellikle çimentodur. Mesela portland çimentolu betonda bağlayıcı, portland çimentosu ve su karışımıdır. Asfalt ve diğer başka malzemeler de bağlayıcı olarak kullanılır; "asfalt betonu" ve "polimer betonu" elde edilir. Ancak genellikle "beton" denince portland çimentolu beton akla gelir.

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. Dünya ortalaması olarak kişi başına senelik beton üretimi bir ton civarındadır.

TARİHÇE

Beton yaklaşık olarak değişik şekillerde ve genel anlamda 5000 yıldan beri kulanılmaktadır. Eski Mısırlılar kil harcını piramitlerin yapımında kulanmışlardır. Harç kireç taşının (CaCO3) ısıtılması ve karbondioksit gazının (CO2) çıkarılması ile elde edilmekteydi. Elde edilen kireç, agrega ile karıştırılarak harç olarak kulanılmaktaydı. Daha sonra CO2 olarak sertleşen orijinal CaCO3 veya kireç taşına çevrilmekteydi. 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 1796'da verilmiştir. 1824'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.

BETONUN BİLEŞİMİ

Betonu teşkil eden en önemli madde, bağlayıcı olan çimentodur. Çimento, su ile kimyasal reaksiyona girerek agrega tanelerini bağlar. Agrega, betonun ağırlıkça yaklaşık % 75'ini meydana getirir. Tane boyutuna bağlı olarak iri ve ince diye isimlendirilir. İri veya kaba agrega 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 veya ince agrega, 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 zararlı madde ihtiva etmemesi gerekir. Genellikle içilebilen su yeterlidir.

Çimento, agrega ve sudan başka betona bazı katkı maddeleri de karıştırılabilir. Bunlar, su ilavesinden önce veya sonra konulabilirler. Katkı maddeleriyle, betonun işlenebilme özelliği, dayanıklılığı, mukavemeti arttırabildiği gibi, sertleşmeyi geciktirebilir veya çabuklaştırabilir. Bunun yanında ısı genleşme ve geçirgenliği 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 ÜRETİMİ

Beton için gerekli olan çimento ve agrega, 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. Agreganın 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, agrega 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.

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. Gerçekte bu doğru değildir. Su olmaksızın ne hidratasyon ne de sertleşme olabilir. Su, çimentonun hidratasyonu sonucu kaybolur ve ancak fazla suyun buharlaşmasına müsaade edilebilir. Betonun geçirdiği devrelerdeki kimyasal reaksiyonlar oldukça karmaşıktır.

Artık üretilen betonlarda oluşan sorunlar nedeni ile üretilen katkı malzemeleri kullanılmaktadır. Bu katkılar hem betonun mukavvemetini yükseltip suyun zararlarından korur hem de katkının kıvamına göre akışkan ya da donuk olmasının ayarlanmasını sağlar.

BETONUN KOROZYONU

Betonun korozyonuna çoğunlukla dış ortamdaki agresif ögeler neden olurlar. Bunun yanında betonu oluşturan bileşenlerin de bazı durumlarda tepkimelere girişmesi olasıdır. Alkali-Agrega tepkimesi gibi. Bu tür iç korozyon olayları dış ortama bağlı olarak şiddetlenebilir.

Betonun doğal kimyasal zararlara karşı dayanıklı olması, fizikokimyasal dış etkenler sonucu niteliklerini kaybetmemesi gerekir. Bunun için yeterli kimyasal dayanıma (dayanıklığa) sahip bulunması istenir. Çimentoyla yapılmış herhangi bir elemanın çimentoyla yapmış olduğu reaksiyon sonucunda zamanla mukavemeti artacağına azalmamalıdır.

Beton çeşitli zararlı etkiler altında bir takım kimyasal reaksiyonlar nedeniyle sahip olduğu mukavemeti zamanla kaybedebilir. Bu durumda yapı betonun maruz kaldığı kuvvetlere dayanamamanın bir sonucu olarak, kısmen veya tamamen yıkılır veya kullanılamaz hale gelir.

Fiziko-kimyasal bir süreç olan Karbonatlaşma ise ortamın alkalinitesini düşürerek koruyucu oksit tabakasının tahrip olmasına neden olur. Betonun alkalinitesi, hidrate olmuş çimentonun içerdiği Ca(OH)2 ile sağlanır ve pH 12 civarındadır. Ancak Ca(OH)2 zamanla havadaki CO2 ile reaksiyona girerek CaCO3'e dönüşür ye pH 8'in altına düşebilir. Atmosferdeki miktarı hacimce %0.03 olan C02'nin kırsal bölgelerde bile karbonatlaşmaya olan etkisi söz konusudur. CO2 konsantrasyonu arttıkça karbonatlaşma oranı artmaktadır. Karbonatlaşma derinliğinin birkaç mm ile sınırlı olduğu bilinmesine karşın kusurlu betonda, herhangi bir mekanik zorlama olmaksızın çatlaklar oluştuğundan, karbonatlaşma derinliğinin 10 cm'den fazla olduğu tespit edilmiştir.

BETON SINIFLARI

Betonun standart basınç dayanımı 28 gün boyunca 20°C sıcaklıkta ve %100 nemli ortamda kür edilen, çapı 150 mm, boyu 300 mm olan silindir numunelerin eksenel basınç altındaki dayanımı olarak tanımlanır. Gerilme cinsinden ifade edilen dayanım, kırılma yükünün, silindir alanına bölünmesi ile elde edilir. Beton sınıfları concrete = beton kelimesinin baş harfi olan "C" ile ifade edlir. Örneğin C20, 28 günlük karakteristik basınç dayanımı 20 MPa yani 200 kgf/cm² olan betondur.