Düşük ve normal dayanım sınıfı betonlarda hasarsız inceleme yöntemleriyle dayanım tespiti
Evaluation of compressive strength of low and normal strength concretes using non-destructive testing methods
Yazar: MUHAMMET ASAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ OĞUZ GÜNEŞ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Ülkemizdeki yapı soğunun büyük kısmı betonarme yapılardan oluşmaktadır. Bu
yapılar başta deprem olmak üzere birçok afet ile karşılaşma riski altındadır.
Yapılarımızı olası afetlere karşı daha güvenli hale getirmek için ülkemizde kentsel
dönüşüm faaliyetleri hızlanmıştır. Betonarme yapıların doğal afetlere karşı güvenliği
birçok parametreye bağlı olarak değişkenlik gösterir. Bunlar, malzeme ve işçilik
kalitesi, betonarme elemanların tasarımları ve yapım teknikleri olarak sıralanabilir.
En önemli parametrelerden biri ise beton kalitesidir.
Beton kalitesinin ölçülmesinde en güvenilir yol yapıdan alınan karotlara laboratuvar
ortamında pres deneyi uygulanarak basınç dayanımlarının elde edilmesidir. Bu metot
yapı stoğunda beton kalitesi şüpheli birçok betonarme yapı barındıran Türkiye gibi
gelişmekte olan ülkeler için çok fazla maliyetli ve zaman gerektiren bir metotdur. Bu
metot yerine çok daha ucuz ve hızlı olan tahribatsız muayene yöntemleri
kullanılabilir. Fakat bu deneylerden elde edilen verilen güvenilirliği tartışma
konusudur. Bu deneylerin en yaygın kullanılanları olan ultrases geçiş hızı yöntemi ve
yüzey sertliği yöntemleri için geliştirilmiş bir çok korelasyon eğrisi vardır. TS EN
13791 standardı da bu deneyler için korelasyon eğrileri oluşturulmasına yardımcı
olan bir standarttır. Ancak, standartta bu eğriler için alt ve üst limitler vardır.
Türkiye'de gerçekleştirilen çalışmalarda mevcut betonarme yapıların beton
kalitesinin 4 MPa kadar düştüğü görülmüştür. Dolayısıyla standardın sağladığı
korelasyon eğrilerinin yapıların dayanımının tahribatsız muayene yöntemleri ile
tespitinde alt limitlere sahip olması nedeniyle yetersiz kaldığı görülmüştür.
Bu çalışmada düşük ve normal dayanım sınıfında betonların dayanımlarının hasarsız
inceleme yöntemleri kullanılarak tespitine yönelik deneyler yapılmış ve deney
sonuçlarının istatistiksel analizi yoluyla geniş bir dayanım aralığında geçerli
korelasyon eğrileri elde edilmiştir. Çalışmanın ana amacı, yerinde beton dayanımının
hasarsız inceleme yöntemleriyle belirlenmesine yönelik olarak TS EN 13791
standardında verilen fakat sadece normal beton dayanım sınıfları için geçerli olan
temel eğrilerin ülkemizde sıklıkla rastlanan düşük dayanımlı beton sınıflarını da
kapsayacak şekilde değiştirilmesine olanak verecek yeni temel eğrilerin
belirlenmesine katkıda bulunmaktır.
Daha önceden yapılmış çalışmalar incelendiğinde bu çalışmada kullanılan tahribatsız
muayene yöntemlerinden ultrases geçiş hızı yöntemi üzerinde betonun sahip olduğu

xviii

en büyük agrega çapı büyüklüğünün etkili olabileceği öngörülmüştür. Bu yüzden
farklı en büyük agrega çapına sahip betonların üretilmesi kararlaştırılmıştır.
Çalışmada 3 farklı maksimum agrega çapına sahip 7 farklı dayanım sınıfında toplam
21 farklı beton karışımı elde etmek amacıyla 38 farklı üretim gerçekleştirilmiştir. Her
bir maksimum agrega çapı için 4, 8, 12, 16, 20, 35 ve 30 MPa karakteristik dayanıma
sahip betonların elde edilmesi hedeflenmiştir. Sınırlı bir dayanım aralığında TS 802
standardı uyarınca tasarımı yapılan karışımlardan üretilen deneme numune setinden
elde edilen dayanım değerleri kullanılarak, sonraki aşamada Genelleştirilmiş Abram
Kanunu yöntemiyle hedeflenen dayanımlara ilişkin karışımların tasarımı yapılmış ve
üretimleri gerçekleştirilmiştir. Üretimler boyunca aynı ocaktan elde edilmiş agrega,
aynı marka çimento ve akışkanlaştırıcı kullanılmıştır.
Her bir numune setinde 6 adet 15 cm boyutlarında küp ve 4 adet 10x20 cm
ebatlarında silindir numune üretilmiş, taze betonun slump ve birim ağırlık değerleri
ölçülmüştür. 28 gün kür havuzunda bekletilen numuneler, sonrasında sertleşmiş
beton deneylerine kadar laboratuvar şartlarında saklanmıştır.
Son aşamada basınç deneylerinden elde edilen dayanım değerleri ile hasarsız
inceleme yöntemlerinden elde edilen sonuçların istatistiksel analizi yoluyla geniş bir
dayanım aralığında geçerli korelasyon eğrileri belirlenmiştir. Önerilen eğrilerin
ülkemiz şartlarında sıkça rastlanan düşük dayanımlı betonların yerinde dayanımının
belirlenmesi amacıyla TS EN 13791 standardı uyarınca hasarsız inceleme
yöntemlerinin kullanımına olanak verecek temel eğrilerin belirlenmesine katkı
vereceği düşünülmektedir.

Abstract:
Most of the buildings in Turkey consist of reinforced concrete structures. These
structures are at risk of encountering many disasters, especially earthquakes. Urban
transformation activities have accelerated in our country to make our structures more
secure against possible disasters. The safety of reinforced concrete structures against
natural disasters varies depending on many parameters. These can be listed as
material and workmanship quality, design of reinforced concrete elements and
construction techniques. One of the most important parameters is the quality of
concrete.
The most reliable way to measure the quality of concrete is to obtain compressive
strength by applying uniaxial compression test to cores taken from the structure in
laboratory environment. This method requires a lot of cost and time for developing
countries such as Turkey. Much cheaper and faster non-destructive testing methods
can be used instead of this method. But the reliability obtained from these
experiments is a matter of debate.
There are many correlation curves developed for the ultrasonic pulse velocity method
and surface hardness methods, which are the most common ones of these
experiments. TS EN 13791 is a standard that assists in the creation of correlation
curves for these experiments. However, the standard has lower and upper limits for
these curves. Studies show that there are existing structures in Turkey that has 4 MPa
strength of concrete. Therefore, it was observed that the correlation curves provided
by the standard were insufficient due to the lower limitations in the determination of
the strength of structures by non-destructive test methods.
In this study, experiments were carried out to determine the strengths of low and
normal strength concrete using non-destructive test methods and correlation curves
over a wide range of strength are obtained by statistical analysis of the test results.
Main purpose of study is contribute to the determination of new basic curves that
will allow the basic curves which are given in the standard but valid only to normal
concrete strength classes to be modified to include low-strength concrete classes
frequently encountered in our country.

xx

As a consequence of examination of previous studies on non-destructive testing
methods, it is estimated that the maximum aggregate size of the concrete may effect
ultrasonic pulse velocity test results. Hence it has been decided to produce concrete
with the different maximum aggregate sizes.
In this study, 39 different productions were carried out to obtain a total of 21
different concrete mixes in 7 different strength classes with 3 different maximum
aggregate diameters. For each maximum aggregate diameter, it is aimed to obtain
concretes with characteristic strengths of 4, 8, 12, 16, 20, 30 and 35 MPa. Firstly, a
set of test specimens produced from blends designed in accordance with TS 802
standard in a limited strength range. Then by using the srength values obtained from
that specimens, blends for the targeted strengths were designed and produced by the
method of Generalised Abraham law. Throughout the production, aggregate obtained
from the same quarry, same brand cement and plasticizer were used.
In each sample set, 6 pieces of 15 cm cube and 4 pieces of 10 x 20 cm cylinder
samples were produced. Slump and unit weight values of fresh concrete were
measured. The samples kept in the curing pool for 28 days were stored in laboratory
conditions until the hardened concrete experiments afterwards.
As the hardened concrete tests, first ultrasonic pulse velocity test performed on the
cube samples. Before this experiment, the samples were allowed to dry in the
laboratory environment, test was applied after the samples became air dried. Then,
schmidt hammer and silver schmidt hammer tests were conducted. In both
experiments, 12 rebound number readings were taken from the two opposite surfaces
of the cube samples. Finally, cube samples were broken in the compression machine
to obtain compression strength. Also, elasticity modulus values were calculated by
calculating the slope of the stress-strain curve of cylindrical samples.
In the last stage, valid correlation curves were determined over a wide range of
strength by statistical analysis of the strength values obtained from the compression
tests and the results obtained from the non-destructive test methods. It is considered
that the proposed curves will contribute to determination of the basic curves which
will allow the use of non destructive test methods in accordance with TS EN 13791
standard in order to determine the in-situ strength of low strength concrete which is
frequently encountered in our country.