Prefabrik Beton İmalatında Buhar Kürü Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi
Basınç Dayanımı (MPa) Basınç Dayanımı (psi) 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. 365 Gün Boyunca Kürleme 28 Gün Boyunca Kürleme 7 Gün Boyunca Kürleme Kürlenmemiş Numune 2 Test Sırasındaki Numune Yaşı
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 tespitini içeren buhar kürü çalışmalarında oluşturulmuş ve Nurse-Seul Olgunluk 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 e = t 0 e E R (1 T 1 T r ) Δt 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 CO 2 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
11 Tipik bir Buhar Kürü Uygulaması
Son Ürün Fotoğraflar www.precast.org adresinde yer alan Precast Inc. dergisinden alınmıştır. 12
Beton Sıcaklığı (C ) 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. a, başlangıç sıcaklığı 30 C b, maksimum sıcaklık 0 c, bekleme süresi c d artış periyodu b a 0 c d Süre (Saat) 13
Beton Sıcaklığı (C ) Demiryolu Traverslerinde Buhar Kürü EN 13230-1 de b değeri ile ifade edilen maksimum buhar kürü sıcaklığı çimento içeriğinde bulunan SO 3 oranına göre düzenlenmiştir. 60 50 0 1 2 4 Çimentodaki SO 3 Miktarı (%) 14
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