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