Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi Betonda

Prefabrik Beton İmalatında Buhar Kürü
Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi
Kürlemenin Beton Dayanımına Etkisi
- Betonun
prizini
alması
ve
dayanım
kazanması
çimentonun
hidratasyonu sonucu agregalar arasında bağ oluşturması ile mümkün
olmaktadır.
- Klinker fazlarının su ile reaksiyona girmesine hidratasyon denir.
Hidratasyonun devamı için su elzemdir. Bu yüzden betonun özellikle
erken yaşlarda mutlaka kürlenmesi gerekir.
2
28 Gün Boyunca Kürleme
7 Gün Boyunca Kürleme
Kürlenmemiş Numune
Test Sırasındaki Numune Yaşı
Basınç Dayanımı (psi)
Basınç Dayanımı (MPa)
365 Gün Boyunca Kürleme
Olgunluk Metodu
− Hidratasyon
reaksiyonunda
sıcaklık
artışı
reaksiyon
için
gereken aktivasyon enerjisini karşılamakta, reaksiyonun hızını
artırmaktadır.
− Kür sıcaklığının yükseltildiği ortamlarda nemin uygun oranlarda
sağlanması çimento hidratasyonunu, dolayısıyla erken dayanım
gelişimini hızlandırmaktadır.
− Olgunluk metodu betonun basınç dayanımını tahmin edebilmek
amacıyla betonun kür sıcaklığı parametresinin kullanılmasıyla
oluşturulmuştur.
3
Olgunluk Metodu
− Metod, 1940’lı yılların sonu ve 1950’li yılların başında yapılan
betonun farklı sıcaklık ve sürelerde kür edildikten sonra basınç
dayanımının
oluşturulmuş
tespitini
ve
içeren
Nurse-Seul
buhar
kürü
Olgunluk
çalışmalarında
Fonksiyonu
bu
çalışmaların ardından ortaya çıkmıştır.
− Erken yaşlarda düşük sıcaklıkta bakımı yapılan betonların
yüksek sıcaklıklarda bakımı yapılan betonlara göre yüksek nihai
dayanım göstermesi, Arrhenius denklemiyle açıklanan bir
olgunluk fonksiyonunun önerilmesine yol açmıştır.
4
Olgunluk Metodu
Düşük Sıcaklık
Yüksek Sıcaklık
Olgunluk İndeksi, C°-Gün
Erken yaşta iken düşük sıcaklıkta kürlenen beton ile yüksek
sıcaklıkta kürlenen betonun dayanım kazanım grafikleri
5
Olgunluk Metodu
ARRHENIUS DENKLEMİ
𝒕
𝒕𝒆 =
𝒆
𝑬 𝟏 𝟏
−𝑹(𝑻−𝑻 )Δ𝒕
𝒓
0
te: referans sıcaklıktaki eşdeğer yaş (gün)
E: zahiri aktivasyon enerjisi (J/mol)
R: evrensel gaz sabiti (8.314 J/mol-°K)
T: Δt zaman aralığında betonun ortalama sıcaklığı (°K)
Tr: referans sıcaklık (°K)
- Aktivasyon enerjisi katkısız gri portland çimentosu için 30 ila 40 j/mol
kabul edilebilmektedir.
- Referans sıcaklığı çimentonun hidratasyonunun gerçekleştiği
ortalama sıcaklık değeridir. Avrupa’da bu değer 20 C° ABD’de ise 23 C°
alınır.
6
Prekast Ürünlerde Hızlandırılmış Kürleme
Yöntemleri
− Betona kür ortamına ısıtılmış havanın veya su buharının enjekte
edilmesi
−
Sıcak su veya buhar sirküle eden boruların betonun etrafına
yerleştirilmesi ile kürleme
− Yüksek dirençli kabloların kalıplara yerleştirilmesi ve üstlerinin
kapatılması ile kürleme
7
Buhar Kürü Uygulaması ve Uygulamada Dikkat
Edilmesi Gereken Hususlar
− Betonun erken dayanımının yüksek olabilmesi amacıyla buhar
kürü yöntemi uygulanmaktadır.
−
Kürleme işleminde beton prizini almadan betonun sıcaklığı
artırılmamalıdır. Aksi takdirde taze betonun çekme dayanımı
çok düşük olduğu için içerisindeki hava, su ve agrega taze
beton ısıtıldığında ısıl genleşmeye maruz kalır ve betonun
yapısındaki boşluk miktarı artar.
− Betonun nihai dayanımının dikkate değer ölçüde azalmaması
için
erken
yaşlardaki
kür
işlemlerinin
65
C°
üzerinde
yapılmaması tavsiye edilmektedir. Buhar kürü 40 ila 65 C°
sıcaklıklarında uygulanır.
8
Buhar Kürü Uygulaması ve Uygulamada Dikkat
Edilmesi Gereken Hususlar
-
Buhar kürünün ısıtılmış hava ile yapıldığı tesislerde betonun
yüzeyindeki nemin uzaklaşmasını engellemek amacıyla ürünün
üzerine branda gibi kaplayıcı örtüler kullanılmalıdır.
-
Buhar kürü havalandırılmamış bir fosil yakıt ısıtıcısı ile
sağlanıyorsa buharın içerisinde bulunan CO2 gazı betondaki
serbest CaO ile tepkimeye girerek karbonatlaşmaya neden olur
ve betonun yüzeyinde beyaz lekeler oluşur. Bu yüzden tesiste
kullanılacak ısıtıcı seçimine dikkat edilmelidir.
9
Tipik bir Buhar Kürü Uygulaması
4 Aşamadan Oluşur.
-
İlk aşamada betonun minimum 30 dk priz alması beklenir. Bu
süreçte taze betonun sıcaklığı ortam sıcaklığında bekletilir (20
C°).
-
İkinci aşamada beton sıcaklığı 10 ila 20 C°/saat hızında artırılır.
Sıcaklığın 10 C°/saat hızının altında artırılması betonun hızlı kür
almasını engellerken, 20 C°/saat hızının üzerinde artırılması
betonda termal şoka sebep olarak çatlaklara yol açabilir.
-
Sıcaklığı
yükseltilen betona
sabit
sıcaklıkta
buhar
kürü
uygulanır.
-
Son aşamada buhar kürü uygulanan ortam eleman referans
sıcaklığına gelecek şekilde soğumaya bırakılır.
10
Tipik bir Buhar Kürü Uygulaması
11
Son Ürün
Fotoğraflar www.precast.org adresinde yer alan Precast Inc.
dergisinden alınmıştır.
12
Demiryolu Traverslerinde Buhar Kürü
− Avrupa’da EN 13230-1 standardı demiryolu uygulamalarında
kullanılan beton traversle ilgili genel kuralları bildirmektedir.
− Standartta belirtilen buhar kürü döngüsü örneği aşağıda verilmiştir.
Beton Sıcaklığı (C°)
a , başlangıç sıcaklığı ≤ 30 C°
b, maksimum sıcaklık
0 – c, bekleme süresi
c – d artış periyodu
b
a
0
13
c
d
Süre (Saat)
Demiryolu Traverslerinde Buhar Kürü
EN 13230-1’de ‘b’ değeri ile ifade edilen maksimum buhar kürü sıcaklığı
Beton Sıcaklığı (C°)
çimento içeriğinde bulunan SO3 oranına göre düzenlenmiştir.
60
50
0
14
1
4
2
Çimentodaki SO3 Miktarı (%)
Referanslar
-
Mccall C. W. ‘Accelerated Concrete Curing, the Basics’ Concrete
Journel, 1995.
-
Tokyay M., Kasap Ö., ‘Betonun Eşdeğer Yaşının Çimento Hidratasyon
Isısıyla Tahmini İçin Bir Yöntem’ İMO Teknik Dergi, yazı 215, sayfa
3215-3227, 2004.
-
Carino N.J., Lew H.S. ‘The Maturity Method: From Theory to
Application’ Proceedings of
the
2001
Structures
Congress
&
Exposition, pg. 19, 2001.
-
Gurley E. ‘To Cure or Not to Cure’ Precast Inc. Magazine, May-June
2011.
-
Zemajtis J.Z. ‘Role of Concrete Curing’ Portland Cement Association,
http://www.cement.org/for-concrete-books-learning/concretetechnology/concrete-construction/curing-in-construction
15
EN 13230-1 Railway applications - Track - Concrete sleepers and
bearers - Part 1: General requirements, 2009.
Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi
TEŞEKKÜRLER…
Her türlü soru ve bilgi için..
Çimsa Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi
Toroslar Mah. Tekke Cad.
33013 Yenitaşkent/MERSİN
T: 00.90.324 241 23 37 / 241 23 44
C: 00.90.505 462 00 52
F: 00.90.324 454 00 52
16