betonun bakımı (kür) sıcak havalarda beton yapımı

betonun bakımı (kür)
sıcak havalarda beton yapımı
9-3
Paki Turgut
Kaynaklar
1) Turhan Y. Erdoğan, Beton
2) İlker Bekir Topçu, Beton Teknolojisi, 2006.
3) Hewlett PC, Cement Admixture: uses and applications, Cement Admixture Association
4) Domone P, Illston J, Construction Materials, 4th Edition
5) Mindess S et al., Concrete, 2nd Edition
6) Hewlett P, Lea's Chemistry of Cement and Concrete, 5th Edition
7) Mehta PK, Monteiro PJM, Concrete: Microstructures, properties, and materials
8) Portland Cement Association
Sıcak havalarda beton yapımıyla ilgili olarak bilinmesi
gereken önemli konu, sıcak hava koşullarının ne olduğunu
tanımlamaktır.
ACI Beton Komitesi sıcak hava koşullarını şöyle
tanımlamaktadır:
Aşırı yüksek sıcaklık,
Düşük bağıl nem,
Yüksek rüzgar hızı kombinezonları.
Sıcak hava koşulları taze ve sertleşmiş betonun
özelliklerini etkilemektedir.
Sıcak hava koşullarının olumsuz etkileri;
İşlebilirlik (çökme) kaybı,
Platik rötre çatlağı,
Priz sürelerinin kısalması,
Nihai beton dayanımında azalma
Sıcak havalarda beton yapımı
Kuru ve sıcak hava koşulları taze betona zarar
verir. Aşırı derecede plastik büzülmeye müsade
edilmemelidir. Taze beton, kuru şartlar, direkt
güneş ışığı ve rüzgardan korunmalıdır. Perdahlama
işleminden sonra, ıslak kür uygulanmadan önce
yüzey geçiçi olarak örtü ile kapatılmalıdır. Güneşi
yansıtacak ve böylece beton sıcaklığını yükseltmeyecek kür malzemeleri tercih edilmelidir.
Betonda parazit gerilmeler oluşturan ıslanmakuruma tekrarlarının oluşmaması için sürekli ıslak
tutulmalıdır.
Sıcak olan beton yüzeyine soğuk su ile kür yapılmamalıdır.
Sıcak havalarda beton yapımı
Beton imalatının yapıldığı şantiye koşullarındaki hava
koşulları, beton karışımının tasarlandığı, saklandığı ve
test edildiği laboratuar koşullarından farklıdır. Sıcak
havalar betonun hidratasyon ve
nem kaybı hızını
artırarak betonun kalitesini olumsuz yönde etkiler.
Olumsuz sıcak hava koşulları şunlardır
;
Çevre sıcaklığının yüksek olması,
Beton sıcaklığının yüksek olması,
Bağıl nemin düşük olması,
Rüzgar hızının yüksek olması,
Güneş ışınımı.
Sıcak hava koşulları taze betonda şu olumsuzluklar
oluşturur;
Karışım suyu ihtiyacı artar,
Beton dökümünün yapıldığı yerde, betona su katılmasına
neden olan çökme kaybında artış,
Priz süresinde kısalma: yerleştirme ve perdahlamayı
zorlaştırır,
Plastik rötre çatlakları oluşması,
Kürün erken başlamasına neden olur,
Hava sürükleyici katkı miktarı ayarı kontrolü zorlaşır,
Taze beton sıcaklığının artması, nihai dayanımı azaltır,
Potansiyel ısıl genleşme çatlakları oluşması.
Beton dökümünün yapıldığı yerde, betona su katılması,
sertleşmiş betonun özelliklerini olumsuz yönde etkiler.
Bu olumsuzluklar;
W/C oranı artırılırsa, dayanım azalır,
Çatlamalardan dolayı, dayanıklılık azalır,
Betonun geçirgenliği (permabilitesi) artar,
Üniform olmayan bir yüzey oluşur,
Kuruma büzülmesi artar,
Taze beton su kusar ve yüzeydeki betonun W/C oranı
artar, bu kısımdaki betonun aşınma direnci azalır.
Yüzeyde
kusulmuş su
Sıcak hava koşullarında yapılmış taze betonun sıcaklığının
10-15 oC olması en uygun durumdur, fakat pratikte bu
mümkün değildir.
Yönetmeliklerde, yerine yerleştirilmiş taze betonun
sıcaklığının 29-32 oC den daha az olması gerektiği
belirtilmektedir. Hazır betonlarda sıcaklığın 32 oC
ulaşması durumunda birçok güçlük ortaya çıktığı
belirtilmektedir.
Sıcak havalarda beton yapımında alınacak önlemler
şunlardır;
Taze betonu soğutmak ya da betonu oluşturan bileşenleri
birini veya birkaç tanesini soğutmak,
Hızlı bir şekilde yerleştirme ve sıkıştırmaya
sağlayan taze beton kıvamı seçmek,
olanak
Taşıma, yerleştirme ve perdahlama süresini mümkün
olduğu kadar hızlı yapmak,
En uygun hava koşullarını seçmek (gece veya uygun hava),
Yerleştirme ve perdahlama esnasında su kaybını önlemek
için gölgelik, rüzgar bariyerleri, su püskürtme yöntemleri
kullanmak,
Mastarlama işleminden sonra, buharlaşmayı engellemek
için geçici örtü uygulamak,
3
180
Çökme: 75 mm
En büyük agrega çapı: 37.5 mm
Su ihtiyacı kg/m
Beton sıcaklığının artmasıyla meydana gelen
çökme (işlenebilirlik) kaybını önlemek için,
taze betona şantiyede su katılması yoluna
gidilmektedir. Yüksek sıcaklıklarda çökme
miktarını sabit tutmak için daha fazla suya
ihtiyaç duyulmaktadır.
Taze betona çimento eklenmeden su
eklenmesi, W/C oranını artırır. Bu durumda,
sertleşmiş betonun dayanımı azalır. W/C
oranının değişmemesi için karışıma çimento
eklenmesi doğru bir davranış değildir. Çünkü
ilave çimeto eklenmesi takrar veton
sıcaklığını artıracak ve yine su ihtiyacını
artıracaktır.
Şekilde görüldüğü gibi, taze betonun
sıcaklığı 10oC den 38oC ye yükseldiğinde 75
mm lik çökmeyi sağlamak için (aynı
işlenebilirliği sağlamak için) 20 kg/m3 ilave
suya ihtiyaç duyulmaktadır. Bu ilave su
miktarı beton dayanımında %12-15 arasında
bir dayanım kaybı oluşturur.
170
160
10
20
o
Beton sıcaklığı C
30
40
Çökme, mm
Her 25 mm çökme değişimi için
gerekli olan su miktarındaki değişim %
acı
Su ihtiy
Çö
km
e
Beton sıcaklığı oC
Tip I ve Tip II çimento
Çimento miktarı 300 kg/m3
Agreganın en büyük tane boyutu 38 mm
Hava miktarı (hacim) % 4.5
Diğer önemli bir konu da, süperakışkanlaştırıcı kullanılan betonların sıcaklığı
arttığında, çökme kaybı fazla olmaktadır.
Ancak süperakışkanlaştırıcılar başlangıçtaki
çökme değerini artırdığından bu problem
olmayacaktır.
Taze betonun karışım sıcaklığının çok
yüksek olması, priz süresini kısaltır böylece
taşıma, yerleştirme ve mastarlama
yapılabilmesi için gerekli olan süreyi de
kısaltır.
Betonda süreksizlikler ve soğuk derzlerin
oluşmaması için, taze betonun uzun süre
plastik kalması gerekir.
Priz geciktirici katkıların kullanılması,
yüksek sıcaklıktan kaynaklanan erken priz
alma problemlerini ortadan kaldırır.
Beton dökümünden sonra ilk 24 saatlik kür 38 oC
o
sıcaklıkta yapılırsa, 16-27 C sıcaklıkta kür edilen
betona kıyasla 28 günlük basınç dayanımda %10-15
azalma meydana gelir.
soğuk derz
Sıcak hava koşullarında, betonda taze veya
sertleşmiş durumdayken çatlaklar
oluşabilir.
Taze beton karışımı içerisindeki suyun çok
hızlı buharlaşması sonucunda plastik
büzülme çatlakları oluşur.
W/C oranı yüksek betonlarda, kuruma
büzülmesinin aşırı olması nedeniyle
sertleşmiş betonda da çatlaklar oluşur.
Betonun soğuması esnasında da ısıl genleşme
çatlakları meydana gelir.
Taze betonun çok sıcak olması, daha fazla
hava sürükleyici katkı miktarı gerektirir.
Betonu oluşturan malzemelerin soğutulması
Taze beton sıcaklığını düşürmenin yöntemi,
karıştırma işleminden önce malzemeleri soğutmaktır.
Sıcak havalarda, agregalar ve karışım suyu mümkün
olduğu kadar serin ortamda tutulmalıdır.
Karışım suyu soğuk bir kaynaktan alınmalı,
Su tankları direkt güneş ışığına maruz kalmamalı,
Su tankları ve borular toprağa gömülmelidir,
Su tankları ve borular gölgelik altında olmalı veya beyaza
boyanmalıdır,
Mümkünse su buzdolabında soğutulmalı, sıvı azot veya
buz kullanılabilir,
Pratik olarak suyun sıcaklığını 2oC düşürmek, beton
sıcaklığını 0.5 oC düşürür,
Sadece suyu soğutarak beton sıcaklığı en fazla 4.5 oC
düşürülebilir.
Karışım suyunda kullanılan buz miktarı, karışım suyuna
dahil edilmelidir ve karışım tamamlandığında tamamen
eritilmelidir.
Beton karışımı için gerekli malzemeler kamyon mikseri
içerisine doldurulmadan önce buz doldurulmalıdır.
Beton döküm işlemi yapılmadan önce, buzun tamamı erimiş
olmalıdır ve bu nedenle betonu karıştırma süresi yeterli
o
olmalıdır. En fazla 11 C sıcaklık düşümüne müsade
edilmelidir.
Sıvı azot gazı kullanılıyorsa, bu gaz doğrudan beton mikseri
içine ya da kamyon mikserine verilmelidir.
o
o
Agrega sıcaklığını 0.8-1.1 C azaltmak, beton sıcaklığını 0.5 C
kadar azaltır. Agrega sıcaklığının azaltılması, agreganın
sürekli ıslatılması veya sundurma altına bulundurulmasıyla
sağlanabilir. Suyun tuzlu olmamasına dikkat edilmelidir.
Soğuk su tankları içine yerleştirilerek te soğutulabilir.
Çimento sıcaklığının taze beton sıcaklığına etkisi azdır.
Çünkü diğer malzemelere kıyasla miktarı azdır. Çimento
sıcaklığında 5 oC lik bir değişim taze beton sıcaklığını sadece
o
0.5 C değiştirir.
Çimentonun sıcak olmasının nedeni, üretim esnasındaki
öğütmeden kaynaklanır. Çimento sıcaklığı taze beton
sıcaklığını çok fazla etkilememesine rağmen, bazı
yönetmelikler betonda kullanılacağı esnada çimento
o
o
sıcaklığını sınırlamaktadır. Bu sınır değeri 66 C ile 82 C
arasındadır (ACI Komitesi 305).
Mineral Katkıların Kullanılması
Birçok beton üreticisi sıcak havalarda beton üretiminde
bağlayıcı özellikte mineral katkı kullanımı konusunda
hemfikirdir. Uçucu kül ve diğer puzolanlardan başka granüle
curuf kullanımı da önerilmektedir. Bu malzemeler hem priz
süresini uzatır hem de çökme kaybı hızını azaltır. Ancak
kullanımlarında bazı önlemler alınması gerekir. Çünkü taze
betonda su kusma hızı buharlaşma hızından düşüktür. Bu
durumda plastik rötre çatlakları ya da mozaik görünümlü
çatlaklar oluşur.
Taze beton başlangıç sıcaklığı
Taze betonun başlangıç sıcaklığının
bileşen sıcaklıklarına bağlı olarak
hesaplanması
Malzeme
Ağırlık (M), kg
(1)
Çimento
Su
Agrega
335
123
1839
T =
Özgül ısı
kJ/kg.K
(2)
0.92
4.184
0.92
Taze betonun başlangıç sıcaklığı= 79,917/2515=31.8 oC
0.22(Ta Ma +Tc M c ) +Tw Mw +Twa M wa
0.22(Ma + Mc ) + Mw + Mwa
Sıcaklığı 1 oC
değiştirmek için
gerekli ısı, kJ
(3)
(1x2)
308
515
1692
2515
Malzemenin
başlangıç sıcaklığı
(T), oC
(4)
66
27
27
Malzemenin
toplam ısısı,
kJ
(5)
(3x4)
20,328
13,905
45,684
79,917
Taze betonun başlangıçta sıcaklığını 1 oC düşürmek için;
Çimentonun sıcaklığı= 2515/308= 8.2 oC düşürülmeli ya da
Suyun sıcaklığı= 2515/515= 4.9 oC düşürülmeli ya da
Agreganın sıcaklığı= 2515/1692= 1.5 oC düşürülmelidir.
Buz kullanılması durumunda
Füzyon ısısı nedir?
Katı bir maddenin sıcaklığı değişmeden, katı durumdaki
bir birimlik kütleyi sıvı hale dönüştürmek için gereken
ısı miktarıdır.
Taze betonun başlangıç sıcaklığının bileşen
sıcaklıklarına bağlı olarak ortamda buz olması
durumunda hesaplanması
T =
Malzeme
Ağırlık (M), kg
(1)
Çimento
335
Su
79
Agrega
1839
Buz
44
=44x335(füzyon ısısı)=
Özgül ısı
kJ/kg.K
(2)
0.92
4.184
0.92
4.184
0.22(Ta Ma +Tc M c ) +Tw Mw +Twa M wa - 80Mi
0.22(Ma + Mc ) + Mw + Mwa + Mi
Sıcaklığı 1 oC
değiştirmek için
gerekli ısı, kJ
(3)
(1x2)
308
331
1692
184
2515
Malzemenin
başlangıç sıcaklığı
(T), oC
(4)
66
27
27
0
Malzemenin
toplam ısısı,
kJ
(5)
(3x4)
20,328
8,937
45,684
0
-14,740
60,209
Taze betonun başlangıç sıcaklığı= 60,209/2515= 23.9 oC
Beton Dökümünden Önceki Hazırlıklar
Beton yerine yerleştirilmeden önce bazı önlemler alınmalıdır.
Bu önlemler sıcak havalarda taze betonun sıcaklığını sabit
tutmak ya da beton sıcaklığını düşürmek için gereklidir.
Güneş ışığı kaynaklı ısı etkisini azaltmak için mikserler,
kızaklar, taşıyıcı bantlar, silolar, pompa boruları ve diğer
ekipmanlara mutlaka gölgelik yapılmalı, beyaza boyanmalı ve
ıslak çuval bezi ile sarılmalıdır.
Kalıplar, donatılar ve zemin beton dökümünden önce su ile
soğutulmalıdır.
Betonun döküleceği muhitin su ile sislenmesi sadece temas
yüzeylerini soğutmakla kalmayıp ayrıca bağıl nemi de artırır.
Böylece betonun sıcaklığında meydana gelecek yükselme ve
betondan suyun buharlaşması betonun yerleştirimesi
esnasında en aza indirilmiş olur. Zemin üzerine beton
dküleceği zaman sulama yapılması gerekir. Ancak döküm
esnasında kalıp veya zeminde su birikintileri olmamalıdır.
Çok sıcak havalarda, sabahın erken saatlerinde ya da
geceleri beton dökümü önerilmektedir. Böylece plastik rötre
çatlakları azaltılmış olur.
Betonun su ile sislendirilmesi
Betonun su ile sislendirilmesi
Taşıma, Yerleştirme, Perdahlama
Sıcak havalarda betonun taşınması ve yerine yerleştirilmesi
mümkün olan en kısa sürede yapılmalıdır. Gecikme olması
durumunda hem çökme kaybı hem de taze beton sıcaklığında
yükselme meydana gelir. Bu nedenle, yeterli sayıda işçi ve
ekipman bulunması işleri hızlandırır.
Karıştırma süresi fazla olmalalıdır. Şayet gecikme olursa,
mikser durdurulmalıdır böylece karıştırmadan kaynaklanan
beton sıcaklığındaki artış engellenmiş olur. ASTM C 94 göre
1.5 saat içinde betonun mikserden alınması gerekir. Çok sıcak
havalarda bu süre 1 saat ya da 45 dakika ile
sınırlandırılmıştır. Örnek numune üzerinde karışım süresi ve
beton sıcaklığı test edilmelidir.
Sıcak havalarda beton çok hızlı priz aldığından, soğuk derz
oluşumunu önlemeye yönelik önlemler alınmalıdır. Özellikle
perdelerde üstteki betonun alttaki beton ile birlikte
sıkıştırılması için yeterli süre sağlanmalıdır (tabakalı beton
dökümü). Geçici gölgelik ve rüzgar bariyerleri önlem için
kullanılabilir.
Kuru ve rüzgarlı havalarda
perdahlama yapılıyorsa,
mutlaka önem alınmalıdır.
Beton yüzeyinde meydana
gelmesi muhtemel hızlı kuruma
plastik rötre çatlaklarının
Beton yüzeyindeki ıslaklık kaybolmadan perdahlama işlemi oluşmasına neden olabilir.
yapılmalıdır.
Plastik Rötre Çatlakları
Taze beton yerine yerleştirildikten sonra plastik rötre
(büzülme) çatlakları hemen oluşabilir. Yatay yüzeylerde
oluşan bu çatlakların oluşumu, önlem alınırsa azaltılabilir.
Genellikle sıcak havalarda beton yapımı esnasında oluşur,
ancak kötü çevre koşullarında da hızlı buharlaşmadan dolayı
oluşması muhtemeldir. Bu durumda taze beton yüzeyinde
kurumadan kaynaklanan çekme gerilmeleri meydana gelir.
Düzensiz çatlaklar oluşur.
Aşağıdaki nedenler taze beton yüzeyindeki nemin hızlı bir
şekilde buharlaşmasına neden olur;
Düşük ortam (hava) sıcaklığı
Yüksek beton sıcaklığı
Ortam neminin düşük olması
Rüzgar hızının yüksek olması
Plastik rötre çatlaklarının uzunluğu 5 cm ile 100cm arasında
değişebilir. Bu çatlakların aralarındaki mesafe 5 cm ile 70 cm
arasındadır.
Plastik rötre çatlağının oluşup oluşmayacağını belirleyen
gerhangi bir yöntem bulunmamaktadır.
Plastik rötre çatlaklarınının
oluşmasının nedeni, taze beton
yüzeyindeki suyun hızlı
buharlaşmasıdır. Yani su
kusma olayının buharlaşmaya
kıyasla daha yavaş olmasıdır.
Ortam sıcaklığı, taze beton sıcaklığı, bağıl nem ve rüzgar
hızını esas alan grafik buharlaşma hızının bulunmasında
fayda sağlar ve plastik rötre oluşumu hakkında yaklaşık bir
bir fikir verebilir.
2
Buharlaşma hızı saatte 1 kg/m yi aştığında önlemler
alınmalıdır. Rüzgar bariyerlerinin kullanılması zorunlu olur.
2
Buharlaşma hızı saatte 0.5 kg/m yi aşarsa, puzolanlı beton
karışımlarında çatlamalar meydana gelebilir.
Silis dumanlı betonlarda su kusma hızı yaklaşık olarak saatte
2
0.5 kg/m dir. Dolayısıyla daha düşük buharlaşma hızlarında
erken koruma gerekmektedir.
Beton prizini aldıktan sonra, su kusma hızı sıfıra düşer. Bu
2
durumda, buharlaşma hızının 1 kg/m den daha düşük olması
durumunda dahi yüzey kurumaya başlar. Önlem alınması
gerekir.
Beton sıcaklığı oC
Bağıl nem %
Hava sıcaklığı, beton sıcaklığı, bağıl nem
ve rüzgar hızına bağlı olarak beton
yüzeyindeki nemin buharlaşma hızı
Rüzgar hızı buharlaşma olan yüzeyde
ölçülmüştür.
Hava sıcaklığı ve bağıl nem değerleri,
buharlaşmanın ölçüleceği yüzeyden 1.21.8 m yüksekten ölçülmelidir.
Buharlaşma hızı
kg (m2/saat)
Hava sıcaklığı oC
Rüzgar hızı km/saat
Plastik rötre çatlaklarının en aza indirilmesi için alınması
gereken önlemler sıcak havalarda beton yapımından önce
planlamaya alınmalıdır. Bu önlemler;
Kuru ve su emme ihtiyacı olan agregaları suya doygun hale getirmek.
Agrega ve karışım suyunu soğutarak, betonun sıcaklığını düşürmek,
Dökümnden önce kalıpları ya da temelde toprağı nemlendirme,
Rüzgar hızını azaltmak için geçici rüzgar bariyerleri kullanmak,
Buharlaşmasını azaltmak için beton üzerinde gölgelikler yapmak,
Betonun yüzünü geçiçi örtülerle korumak,
Betonu yerleştirdikten sonra yüzeyinde su sisi oluşturmak,
Plastik lifler kullanımı plastik rötre çatlaklarının oluşumunu azaltır.
Beton dökümü ve malalama işleminden sonra beton yüzeyini su
sisi oluşturmak buharlaşmayı azaltır ve plastik rötre çatlağı
oluşma riskini azaltır.
Su sisi oluşturulması çevrenin bağıl nemini yükseltir, böylece
betondan suyun buharlaşmasını azaltır. Bu sistem bahçe
sulamalarında kullanılanlardan farklıdır ve suyu atomize eden
bir sistemdir. Bu işlem betonun yüzü ıslak bir örtü malzemesi
ile örtülünceye kadar devam edilmelidir.
Betondaki nemin buharlaşmasının azaltılmasının başka yolları
da vardır.
Beton yüzeyinde nemin buharlaşmasını önlemek için bir film
tabakası kullanılabilir.
Ayrıca beton dökümü ile kürün başlaması arasındaki sürenin
kısaltılması da bir çözümdür.
Şayet çatlak oluşmuşsa, yüzey tekrar malalanmalı ancak bu asıl
çatlama nedenini ortadan kaldırmaz.
Betonun Bakımı ve Korunması
Sıcak havalarda betonun bakımı ve korunması kritik bir öneme
sahiptir. Beton elemanları çevreleyen kalıplar betona zarar
vermeden biraz gevşetilmelidir ki, bu kısımlar su ile temas etsin.
Özellikle betonun açıkta kalan üst kısmının su ile teması
kesilmemelidir, böylece üst kısımdan verilen su kalıp içindeki
betonun yüzeyi ile temasa geçer, buharlaşmayı azaltır.
Betonun sıcaklığı ile kür için kullanılan suyun sıcaklığı arasındaki
fark 11 oC den fazla olmamalıdır.
Beton dökümünden sonraki birkaç saatlik nem kürü oldukça
önemlidir. Nem kürü ilk 24 saat devam etmelidir. Sıcak havalarda bu
işlem kesintisiz olarak devam etmelidir. Şayet yapılamıyorsa ve
beton yüzeyi de ıslaksa, beton yüzeyi ısıyı yansıtan plastik ya da
kağıt örtülerle kapatılmalıdır.
Sıcak havalarda betonun yüzeyine kür malzemesi sürülmeden önce
betonun yüzeyi 24 saat boyunca sürekli ıslatılmalıdır. Eğer bu
yapılamıyorsa, malalama işleminden hemen sonra kür malzemesi
yüzeye uygulanmalıdır. Sıcak havalarda betonun yüzeyinde kümes
teli yapısına benzer şekilde çok ince çatlaklar oluşabilir.
Kimyasal Katkıların Kullanımı
Priz geciktirici katkıların kullanımı priz süresini uzatır. Ancak bu tür
katkıların kullanımı çökme kaybını artırabilir.
Hidratasyonu kontrol edebilen bir kimyasal katkının kullanımı,
çimentonun hidratasyonunu ve priz almayı durdurmak için
kullanılabilir. Hidratasyonu tekrar başlatmak için ise aktivatör
kullanılabilir.
Bu tür kimyasal katkılar gerçek uygulamada kullanılmadan önce
mutlaka test karışımında kullanılmalıdır.
Bu tür kimyasal katkıların kullanılan çimento veya akışkanlatırıcılar
ile
uyumu mutlaka
kontrol edildikten sonra uygun ise
kullanılmalıdır. .
Hidratasyon Isısı
Çimentonun hidratasyon ısısından dolayı taze betonun sıcaklığı,
çevre sıcaklığı ve kullanılan çimento miktarına bağlı olarak artar.
Pratik olarak, her 45 kg Portland Çimentosu artımı, beton
sıcaklığında 5 ile 9 oC sıcaklık artışına neden olur.
Özellikle sıcak havalarda kütle betonu yapımında bu durum dikkate
alınmalıdır.

Download Report