Agregalar ve Kullanım Yerleri

AGREGA

Kum, çakıl, kırma taş, cüruf gibi çeşitli büyüklükteki taneli malzemelere agrega denir. Doğal, yapay veya her iki cins yoğun mineral malzemesinin genellikle 100 mm’ ye kadar çeşitli büyüklüklerdeki kırılmamış ve/veya kırılmış tanelerinin bir yığınıdır.

Amerikan standartlarından ASTM D8 agregayı, “Harç veya beton oluşturmak amacıyla bir bağlayıcı madde ile veya temel tabakaları, demiryolu balastlarında, vb. işlerde tek başına kullanılan kum, çakıl, deniz kabuğu, cüruf ya da kırma taş gibi mineral kompozisyonlu granüler (taneli) bir malzemedir.” şeklinde tanımlamaktadır.

A.) Agregaların Sınıflandırılması

Agregaları genel olarak Tablo-1’ deki gibi sınıflandırmak mümkündür. Bu yazımızda agregaları seçerken en çok kullanılan dört sınıflandırma başlığı üzerinde durulacaktır.

A.1) Elde Edildiği Kaynağa Göre Agregalar

Doğal Agrega

Mekanik işlem dışında herhangi bir işleme tabi tutulmamış olan mineral kaynaklardan (Nehirlerden, teraslardan, denizlerden, göllerden ve taş ocaklarından vb.) elde edilen kırılmış veya kırılmamış agregadır.

Yapay Agrega

Mekanik işlem dışında herhangi bir işleme tabi tutulmamış olan mineral kaynaklardan (Nehirlerden, teraslardan, denizlerden, göllerden ve taş ocaklarından vb.) elde edilen kırılmış veya kırılmamış agregadır.

Geri Kazanılmış Agrega

Önceden yapılarda kullanılmış olan inorganik malzemelerin işlemden geçirilmesi sonucunda elde edilen agregadır.

A.2) Birim ve Özgül Ağırlıklarına Göre Agregalar

Özgül ağırlığı ≤2400 kg/m3 den küçük olan agregalara hafif agrega denir. Genleştirilmiş kil, bims ve perlit bu sınıftadır. Bu agregalarla üretilen betonlara, hafif beton denir.
Özgül ağırlığı 2400‐2800 kg/m3 arasında değişen agregalar normal ağırlıklı agregalardır. Kum, çakıl, mıcır ve kırmataş bu sınıfa girer. Bu agregalara sadece agrega denir ağır hafif gibi sıfatlar kullanılmaz.
Özgül ağırlığı ≥2800 kg/m3 den büyük olan agregalara ağır agrega denir. Hematit, magnetit ve barit gibi demir cevherleri bu sınıfa girer. Bu agregalarla üretilen betonlara, ağır beton ismi verilmektedir.

A.3) Tane Şekline Göre Agregalar

Tanelerinin üç boyutu da birbirine yakın değerde olan agregaya “yuvarlak(toplu) agrega” denir. Nehir yataklarından elde edilen çakıllar genellikle bu şekildedir.
Kırmataş agregalarda olduğu gibi tane yüzeylerinde, kırılma işlemi nedeniyle, çıkıntılar bulunan agregalar ‘’köşeli agrega” olarak tanımlanır ve bu agregaların yüzeyi pürüzlüdür.
Yassı agrega, bir boyutu diğer iki boyutuna göre çok az olan ( paraya benzer ) bir şekle sahiptir.
Uzun agrega, iki boyutu dar fakat yüksekliği fazla olan (kaleme benzer, sivri) şekle sahiptir.

Yassı ve uzun şekil agregalarda istenmeyen bir özelliktir. Türk standartlarında en büyük boyutunun en küçük boyutuna oranı 3 kattan büyük ise bu agrega taneleri kusurlu taneler olarak adlandırılmaktadır. Genel olarak dünya çapında agregadaki kusurlu tanelerin %10-15 den fazla olması istenmemektedir.

Tane Şeklini Belirlemede Kullanılan Bazı Yöntemler ve Ölçüm Aletleri;

Ülkemizde agregaların geometrik özelliklerini belirlemede kullanılan standart TS EN 933 - Agregaların Geometrik Özellikleri İçin Deneyler’ dir. Bu standarttaki bazı önemli indekslere değinecek olursak

Yassılık İndeksi (FLAKINESS INDEX ) ve Uzunluk İndeksi (ELONGATION INDEX) EN 933-3

Bu indeksler, kırılmış-elenmiş agreganın beton ve yol yapımında kullana bilirliği ile ilgili önemli indekslerdir.
Şekil 6’da yassılık indeksini bulmada kullanılan bazı elek setleri Şekil 7’ de Kalınlık tayin aparatı gösterilmiştir.

Yassılık indeksi elek setlerinde, standartlara göre agrega yığını içindeki yassı tane miktarının kabul edilebilir sınırlarda olup olmadığının belirlenmesinde kullanılır. Agrega tane kalınlığı (en küçük boyut), ait olduğu tane sınıfı aralığına ait elek göz açıklıkları ortalamasının 0.6 katından daha az ise, ölçüm yapılan agrega tanesi, yassı olarak kabul edilir. Deneye alınacak agrega numunesi, 63 mm ile 6.3 mm arası 7 farklı tane sınıfına ayrılır ve her bir tane sınıfı ayrı ayrı analiz edilir.

Şekil 8’ de Uzunluk tayin aparatı Uzunluk İndeksi Tespit Cetveli gösterilmiştir.

Uzunluk Tayin Aparatı, standartlara göre iri agregalarda uzunluk indeksinin belirlenmesinde kullanılır. Agrega tane uzunluğu (en büyük boyut), ait olduğu tane sınıfı aralığına ait elek göz açıklıkları ortalamasının 1.8 katından fazla ise, ölçüm yapılan agrega tanesi normalden daha uzun kabul edilir. Deneye alınacak agrega, 50 mm ile 6.3 mm arası 6 farklı tane sınıfına ayrılır ve her bir tane sınıfı ayrı ayrı analiz edilir.
%10-15’den fazla yassılık ve uzunluk indeksine sahip agrega ne betonda ne de yol agregasında hiçbir zaman arzu edilmez.

Şekil İndeksi ( SHAPE INDEX) EN 933-4

Kaba agreganın uzunluğunu ifade eden bir indekstir. Şekil 9’da görülen özel bir mikrometre ile tespit edilir.
Mikrometrenin üst açıklığı, alt açıklığın 1/3 ü ölçüsündedir. Alt açıklığı taş parçasının uzunluğuna göre ayarlanan taş parçasının kalınlığı üst açıklıktan geçmiyorsa kübik, geçiyorsa kübik değildir. Büyüklüğü 4 mm ile 63 mm arasında olan agrega ile tespit yapılır. Bu şekilde her taş parçası kübik veya kübik değil diye ayrılır.
Şekil indeksi, kübik olmayan parça ağırlığının, toplam ağırlığa oranıdır.

A.4) Tane Büyüklüğüne Göre Agregalar

Agregaları boyutlarına göre ince agrega (kum, kırmataş), iri agrega (çakıl, kırmataş) ve tüvenan (karışık) agrega olmak üzere üç sınıfa ayırabiliriz.

Daha geniş kapsamda agregaları boyutlarına göre inceleyecek olursak büyükten küçüğe doğru agregalar;

Bu grupları ayıran sınır değerleri, farklı sınıflandırma sistemlerinde değişiklik göstermektedir. Ülkemizde kullanılan sınıflandırma sistemleri TS1500/2000 “İnşaat mühendisliğinde zeminlerin sınıflandırılması “ TS EN 13242 + A1 ve TS 706 EN 12620+A1 “Beton agregaları” kullanılmaktadır.
Bu standartlardan TS 1500/2000’ e göre genel olarak değerler Tablo-2’ de verilmiştir.

Agrega granülemetresinin belirlenmesi ülkemizde eski adı TS 130, yeni TS EN 933-1:2012 standartlarına göre yapılmaktadır. Bu standarda göre kullanılan kare göz elekler setleri Şekil 11’ de gösterilmiştir. Agrega özelliklerinin belirlenmesi için kullanılan bazı standartlar Tablo 6’ da verilmiştir.

Agrega tane sınıflandırılmasında kullanılan kare göz elek göz açıklıkları Tablo 3’ de gösterilmiştir. Elek göz açıklıklarına ara değerler eklenip çıkartılabilir.

B.) Agregaların Kullanım Alanları

Ana yapı elemanı olan agregaların farklı birçok kullanım alanı vardır. Özellikle hazır beton sektöründe betonun hacim olarak %60-%80’ini, bitümlü yol kaplamalarının ağırlıkça % 90-95, hacimce %75-85’ini agregalar oluşturmaktadırlar. Tablo 4’ de kullanım alanları Şekil 12’de örnek resimler sunulmuştur.

Genel uygulamalara ( Özellikle beton-asfalt) bakacak olursak agregalardan aranan temel özelliklerden bazıları;
1.) Agregalar, sert, sağlam aşınamaya dayanıklı su etkisiyle yumuşamayan ve dağılmayan, donmaya karşı dayanıklı olmalıdır.
2.) Çimento bileşenleriyle zararlı bileşikler meydana getirmemeli ve donatının korozyona karşı korunmasını tehlikeye düşürmemelidir.
3.) Tane büyüklükleri ve dağılımı kullanım amacına uygun olmalıdır.
4.) Şekil ve yüzey dokusu iyi olmalıdır.
5.) Çakıllarda ana kaya az boşluklu olmalıdır.
6.) Çakıllarda yabancı madde oranı olarak, toprak % 5, kömür %1, kil ise; iri agregada %0,25, ince agrega %5, silt ise, %1 den fazla olmamalıdır.

Agregaların seçiminin de fiziksel özellikleri, granülemetre dağılımları gibi ilgili standartlara uygun seçimlerin yapılması gerekmektedir. Tablo 5’ de ülkemizdeki genel uygulamalarda kullanılan agrega standartları ve Tablo 6’ da genel uygulama örnekleri verilmiştir.

Not: Agregaların kullanım yerlerine göre ilgili standartlardaki özellikleri, tane dağılımını (granülemetre) sağlaması gerekmektedir. Burada verilen boyutlar genel uygulamalardan alınmış örnek değerlerdir.