soğuk havanın betona etkileri
Transkript
soğuk havanın betona etkileri
teknik notlar 2 SOĞUK HAVANIN BETONA ETKİLERİ İLETİŞİM GENEL MÜDÜRLÜK Hüseyin Bağdatlıoğlu İş Merkezi, Kaya Sultan Sok. No:97 Kat:5 Kozyatağı 34742 İstanbul Tel:(0216) 571 30 00 Faks:(0216) 571 30 91 www.akcansa.com.tr Büyükçekmece Fabrikası Çanakkale Fabrikası Ladik Fabrikası Mimar Sinan Beldesi Mahmudiye Beldesi 17640 İskaniye Mah. Akpınar Mevkii Marmara Cad. P.K.1/3 34900 Ezine/Çanakkale Ladik/Samsun Büyükçekmece/İstanbul Tel:(0286) 295 20 00 Tel:(0362) 771 38 16 Tel:(0212) 866 10 00 Faks:(0286) 295 21 99 Faks:(0362) 771 38 19 Faks:(0212) 866 12 00 Çimento Satış ve Pazarlama Noktaları Kuzey Marmara Bölgesi Doğu Marmara Bölgesi Sultan Murat Cad. No:8 Mimar Sinan Beldesi Yalova Terminali 34900 Büyükçekmece/İstanbul Balcı Mevkii SCA Fabrikası Yanı Tel:(0212) 866 12 61-68 Kaytazdere Beldesi, Altınova/Yalova Faks:(0212) 866 12 73-74 Tel:(0226) 462 97 90-91 Güney Marmara Bölgesi Faks:(0226) 462 97 92 Kumburun Köyü Mevkii Yarımca Terminali Ezine/Çanakkale Atar Mah. Sahil Cad. Yarımca Limanı Tel:(0286) 295 20 00 Körfez/Kocaeli Faks:(0286) 648 91 86 Tel:(0262) 528 15 70 Ege Bölgesi Faks:(0262) 528 01 67 Ali Çetinkaya Bulvarı No:34/1 Kat:4 D:402 Orta Karadeniz Bölgesi 35220 Alsancak/İzmir Ladik Ofisi Tel:(0232) 463 67 78 İskaniye Mah. Akpınar Mevkii Faks:(0232) 463 44 29 Ladik/Samsun Aliağa Terminali Tel:(0362) 771 38 18 Horozgediği Köyü Mevkii, Nemrut Körfezi Faks:(0362) 771 45 89 Çukurova Çelik Limanı, 35640 Aliağa/İzmir Samsun Ofisi Tel:(0232) 625 54 28-29 Atatürk Bulvarı Güzelyalı Mah. 3003 Sok. Faks:(0232) 625 54 31 Çamkoru Sitesi No:2 Atakum/Samsun Tel:(0850) 252 18 70 teknik notlar Soğuk havada beton üretimi ve uygulaması Soğuk havanın tanımı Eğer don olayı gerçekleşirse beton dayanımı en az %50 oranında azalır ve beton dayanıklılığı (dürabilite) olumsuz etkilenir. Betonun en azından 4-5 MPa basıç dayanımına ulaşıncaya dek donması engellenmelidir. Bu dayanım değerine Tablo 2’de verilen sürelerde ulaşılabilir. Betonun su/çimento oranı, çimento tipi ve kür sıcaklığı betonu dondan korumak için gerekli süreyi etkiler. Ard arda üç gün, günlük ortalama hava sıcaklığının +5oC’nin altında olması ve bu periyotta hiçbir yarım gün hava sıcaklığının +10oC’nin üstünde olmaması durumuna “beton için soğuk hava” denir [1-2]. Ortalama hava sıcaklığı, günlük en yüksek ve en düşük hava sıcaklığının ortalamasıdır. TS EN 206 -1 Standardı’na göre en düşük taze beton sıcaklığı +5oC’dir. Ancak, beton sıcaklığının +10oC’nin altında olması tavsiye edilmez. Bu nedenle döküm öncesinde, esnasında ve sonrasında beton sıcaklığı kontrol edilip kaydedilmelidir. Ayrıca, gerekli tedbirler önceden alınmalıdır. Tablo 2: Don olayının taze betona zarar vermemesi için gerekli beton yaşı[4] Çimento Tipi Tablo 1:En düşük-yüksek ve ideal beton sıcaklıkları[1-2] +5oC En düşük beton sıcaklığı Erken dayanımı düşük + 15-20oC İdeal beton sıcaklığı En yüksek beton sıcaklığı Su/ Çimento oranı +32oC Erken dayanımı yüksek Soğuk havanın betona etkisi Soğuk havada başarılı bir şekilde beton üretimi ve uygulaması yapabilmek için soğuk havanın beton üzerinde etkileri iyice bilinmelidir. Soğuk hava sonucu betonda görülen başlıca olumsuzluklar: Beton içindeki suyun donması Beton içindeki hava boşluklarındaki su -1oC’de donmaya başlar. Bir miktar su donduğunda donmamış sudaki iyon konsantrasyonu yükselir ve donma noktası düşer. -4oC’de yeterli miktarda su donar ve hidratasyon reaksiyonu tamamen durur. Suyun donması sonucu oluşan hacimsel genleşme betonda telafi edilemeyecek hasarlara neden olur. Hidratasyon reaksiyonun yavaşlaması, Priz süresinin uzaması, Erken dayanımın düşük olması (Şekil 1), Beton içindeki suyun donma-çözünme riskine maruz kalmasıdır. Soğuk havada beton uygulamasında başlıca hedef; ilk 48 saat betonu gerekli önlemleri alarak “dondan” korumaktır. o Basınç dayanımı, % Beton taze halde iken beton sıcaklığının 0 C’nin altına düşmesi durumunda beton “don” tehlikesi ile karşılaşır. (23 oC’de kür edilmiş betonun 28 günlük dayanımına oranı) 0.4 0.5 0.6 0.4 0.5 0.6 Kür sıcaklığına bağlı olarak taze betonun don etkisinden zarar görmemesi için gerekli süre, saat 5oC 10oC 15oC 20oC 35 25 15 12 50 35 25 17 70 45 35 25 20 15 10 7 30 20 15 10 40 30 20 15 Soğuk havada üretilecek beton için öneriler Düşük su/çimento oranı, Düşük kıvamlı beton (<10 cm), Çimento dozajının arttırılması, C3S miktarı yüksek çimento kullanımı, Yüksek erken dayanımlı çimento kullanımı, Priz hızlandırıcı, antifriz ve gereli durumda hava sürükleyici katkı kullanımı, Beton bileşenlerinin önceden ısıtılması, Yaş, gün Şekil 1: Beton sıcaklığının dayanıma etkisi Mineral katkı kullanılmaması ya da sınırlı oranda [3] kullanılmasıdır. 1 teknik notlar Soğuk havada beton üretimi ve uygulaması Beton bileşenlerinin etkileri beton sıcaklığına Karışım Suyu Sıcaklığı, oC Beton sıcaklığını arttırmak için karıştırma işleminden önce su ve agrega ısıtılabilir. Su sıcaklığının 60-65 oC olması yeterlidir. Suyun daha sıcak olması durumunda ani priz ve çimentoda topaklanma görülebilir. Suyun ısıtılması yeterli ise agrega ısıtılabilir. Genelde agrega sıcak su buharı ile ısıtılır. Bu nedenle agregadaki nem oranı değişir. Karışım tasarımında bu detay atlanmamalıdır. Beton sıcaklığı aşağıdaki formülle hesaplanır[2]: T = 0.22(Ta.Ma + Tc.Mc) + Ts.Ms + Tsa.Msa 0.22(Ma + Mc) + Ms + Msa Agrega ve Çimento Sıcaklığı Ağırlıklı Ortalaması, oC T = Taze beton sıcaklığı, °C Ta, Tc, Tw, and Tsa = Sırasıyla agrega, çimento, su Şekil 2: Beton bileşen sıcaklıkları ve beton sıcaklığı ilişkisi[2] Ma, Mc, Mw, and Msa = Sırasıyla agrega, çimeto, Soğuk havada katkı kullanımı Betonun taşınması esnasında sıcaklık kaybı Soğuk hava koşullarında genel olarak priz hızlandırıcı ve antifriz katkı kullanılır. Antifriz katkı suyun donma noktasını düşürerek hidratasyon reaksiyonun devamını sağlar. Antifriz katkı hidratasyon reaksiyonunun hızını ve ısısını doğrudan etkilemez. ve agregadaki serbest su sıcaklıkları, °C su ve agregadaki serbest su kütleleri, kg Bu konu hakkında İsveç Çimento ve Beton Araştırma Enstitüsü’nün bir çalışması vardır. Transmikserde taşınan betonun 1 saat içindeki sıcaklık kaybı aşağıdaki formül ile hesaplanır[2]: Priz hızlandırıcı olarak kalsiyum klorür kullanılması priz açısından iş görmesine rağmen donatılı betonda korozyona neden olur. Bu nedenle kullanılmaması ya da zorunlu durumda çimento kütlesinin en fazla %2’si kadar kullanılması tavsiye edilir. T = 0.1 ( tr – ta) T:1 saatlik taşıma esnasında sıcaklık düşüşü, oC tr: Sahada istenilen beton sıcaklığı, oC Hava sürükleyici katkı kullanımı ise özellikle donma -çözünme etkisinin hakim olduğu yerlerde mutlaka gerekmektedir. Hava sürükleyici katkı kullanımı ile betonda kontrollü boşluk oluşumu sağlanır ve beton içinde donma-çözünme etkisi ile suda oluşacak hacimsel genleşmelere karşı tolerans artar. ta:Hava sıcaklığı, oC Örnek: Hava sıcaklığı 0 oC iken sahadaki beton sıcaklığının 15 oC olması istendiği durumda: Mineral katkı kullanımı soğuk havada tercih edilmez. Çünkü mineral katkılar betonda prizi geciktirdiği gibi hidratasyon ısısını da düşürürler. Ancak, gerekli önlemlerin alındığı durumlarda sınırlı miktarda mineral katkı kullanımının dürabilite açısından faydası vardır. T = 0.1 ( 15 – 0) = 1.5 oC ( sıcaklık kaybı) Şantiyeden çıkan betonun en az 16.5 olması gerekmektedir. o C 2 teknik notlar Soğuk havada beton üretimi ve uygulaması Hava sıcaklığı, Betonun başlangıç sıcaklığı, Çimentonun miktarı, inceliği ve kimyası, Su/çimento oranı, Mineral ve kimyasal katkılar, Beton elemanın ebatları. 7 günde Basınç Dayanımı Gelişimi,% Hidratasyon ısısına etki eden etkenler Beton sıcaklığının düşük olması hidratasyon reaksiyonunu olumsuz etkiler ve bunun sonucunda priz ve dayanım kazanma hızı düşer. Örneğin beton sıcaklığındaki 10oC’ lik bir düşüş priz süresini yaklaşık 2 kat arttırır. Bu sürenin artması elbette kalıpların zamanında alınamamasına ve iş süresinin artmasına neden olur. Kısaca beton dayanımı ve dayanıklılığı etkilendiği gibi ekonomik olumsuzluklar da meydana gelmektedir. Donma– Çözünme Döngüsü Şekil 3: İlk 7 günde donma-çözünme’nin basınç dayanımına etkisi[3] Tablo 4: Tavsiye edilen beton sıcaklıkları[2] Tablo 3: Beton sıcaklığı – priz alma süresi ilişkisi 21 Yaklaşık priz alma süresi, saat 6 16 8 10 11 4 14 Sıcaklık, oC -1 -7 BETON TABAKASI KALINLIĞI (mm) DURUM <300 1 2 En düşük taze beton sıcaklığı (karma esnasında) 19 3 Priz gerçekleşmez 4 >900 <900 <1800 >1800 > -1 oC 16 oC 13 oC 10 oC 7 oC > -18 o C 18 oC 16 oC 13 oC 10 oC 21 oC 18 oC 16 oC 13 oC 13 oC 10 oC 7 oC 5 oC o <-1 C < -18 o C En düşük beton sıcaklığı Yeni yerleştirilmiş ve suya doygun beton en azından 24 MPa’lık basınç dayanım değerine ulaşana kadar donma-çözünmeye karşı korunmalıdır. >300 ( dökülmüş, yerleştirilmiş, bitirilmiş beton) Tablo 5: Korumadan sonra ilk 24 saat içinde betonda müsade edilen en büyük sıcaklık farkları[2] Özellikle soğuk havalarda beton yüzey sıcaklığı ile iç sıcaklığı arasında büyük fark oluşur. Yüksek sıcaklık farkı betonda iç gerilmelere ve dolayısıyla çatlaklara neden olur. Bu nedenle sıcaklık farkının 20oC’ nin üzerinde olmaması önerilir. Bazı önemli yapılarda bu fark 15oC’de olabilir. Betonu soğuk hava koşullarından korumak için kullanılan koruyucu malzemeler kademeli bir şekilde kaldırılmalıdır. Çünkü, sıcaklık farkının aşırı değişimi betonda ciddi hasarlara neden olabilir. BETON TABAKASI KALINLIĞI (mm) <300 28 oC 3 >300mm >900 <900mm <1800 22 oC 17oC >1800 11 oC teknik notlar Soğuk havada beton üretimi ve uygulaması Şantiyede alınacak önlemler Kuzeydoğu Anadolu’da kış sıcaklık ortalaması (-7°C) - (-10°C) arasındadır. Yıllık sıcaklık ortalaması ise 17-19 °C’dir. Güneydoğu Anadolu’da kış sıcaklık ortalaması (3°C) - (4°C) arasındadır. Yıllık sıcaklık ortalaması ise 15-16°C’dir. Beton yüzeyi için koruyucu örtü kullanımı, Rüzgar kırıcı kullanımı, Hareket edebilir ısıtıcı kullanımı, Yalıtımlı kalıp kullanımı, Yalıtımlı battaniye kullanımı, Zeminin ısıtılması, Kalıpların ve demirlerin don ve kardan temizlenmesidir. Tablo 6: Türkiye’de yıllık ortalama sıcaklığın en düşük olduğu iller[45 İller Şantiyede beton dökümünden önce yukarıdaki önlemlerden gerekli olanlar temin edilmiş durumda olmalıdır. Öncelikle betonun en kısa sürede şantiyeye ulaşması sağlanmalıdır. Beton gelmeden önce zeminde don varsa çözülmelidir. Aksi takdirde zemin üzerine yerleştirilecek beton aniden ısı kaybedecektir. Ayrıca kalıplar ve demirler kar ve dondan temizlenmelidir. Betonun plastik halde iken kuruması plastik rötre çatlaklarına neden olur. Sıcak hava koşullarında betonun sulanması uygun iken soğuk havada uygun olmayabilir. Soğuk havada en iyi kür uygulaması beton yüzeyini su kaybından ve soğuktan koruyacak yalıtımlı malzemeler kullanılarak yapılır. Bu malzemeler çevre koşullarına, beton karakteristiğine ve yapıya etkiyen yük durumuna göre 1 ila 7 gün arasında beton yüzeyinde bulunmak zorundadır. Yıllık ortalama sıcaklık değerleri,oC Kars 4,2 Erzurum 6,1 Ağrı 6,3 Sivas 8,6 Van 8,8 Yozgat 9,1 Kastamonu 9,8 Hakkâri 9,9 Bolu 10,2 Kütahya 10,6 Tablo 7: Türkiye’de Ocak ayı ort. sıcaklık dağılışı[5] Beton dökülen yerin ısıtılması pratik ve ekonomik olmasa da etkili bir yöntemdir. Isıtıcının ekzosu kesinlikle beton yüzeyini etkilememelidir. Çünkü açığa çıkacak CO2 taze betonda karbonatlaşmaya neden olabilir. Ayrıca bu durum çalışan işçiler için de zararlı olabilir. Türkiye’nin iklimsel özellikleri Kaynaklar Türkiye’de farklı coğrafi alanlarda çeşitli iklimler görülmektedir. Soğuk hava ve don riski açısından en riskli iklim karasal iklimdir. Karasal iklim İç Anadolu, Doğu Anadolu ve Güneydoğu Anadolu Bölgeleri’nde görülür. Ayrıca bu bölgelere yakın illerde de benzer iklim koşulları görülmektedir[5]. 1. TS 1248 (1989), Beton Yapım, Döküm ve Bakım Kuralları(Anormal Hava Koşullarında), TSE, Ankara 2. ACI 306 R – 88 (1994) , “Cold Weather Concreting”, ACI Manual of Practice, Part 2 3. KOSMATKA, STEVEN H., KERKHOFF, PANARESE., and WILLIAM, C., “Design and Control of Concerete Mixtures” Portland Cement Association Publication, 2003 İç Anadolu’nun kış sıcaklık ortalaması 1°C - 2°C arasındadır. Yıllık sıcaklık ortalaması ise 10-12 °C’dir. Doğu Anadolu Bölgesi’nin kuzeydoğu kesiminde yıllık sıcaklık ortalaması 4-6°C’dir. 4. TÜRKEL, S., “Soğuk Hava Koşullarında Beton Üretimi”, Deprem Sempozyumu, Uşak, 2003, s.32-45 5. 4 http://www.cografyam.org/turkiyeiklimi.htm teknik notlar Soğuk havada beton üretimi ve uygulaması İnşaat alanının yalıtılması İnşaat etrafının yalıtılması Beton yüzeyine serilecek yalıtımlı örtüler Donmuş zeminin ısıtılması Rijit Polistren Yüksek Yoğunluklu Plywood Kaba plywood Beton döküm alanının ısıtıcı ile ısıtılması Kolonlarda yalıtımlı kalıp kullanımı 5 teknik notlar İŞ SAĞLIĞI VE GÜVENLİĞİ İÇİN ALTIN KURALLAR
Benzer belgeler
buraya
Soğuk havada beton uygulamasında başlıca hedef;
ilk 48 saat betonu gerekli önlemleri alarak “dondan”
korumaktır.
sıcak havada beton dökümü
geciktirdiği gibi hidratasyon ısısını da düşürürler.
Ancak, gerekli önlemlerin alındığı durumlarda sınırlı
miktarda mineral katkı kullanımının dürabilite
açısından faydası vardır.