Sıcak Havada Beton Dökümü: Riskler ve Önlemler

Sıcak havada beton dökümü sırasında hangi sıcaklıkların dikkate alınması gerektiğine ilişkin yaygın kullanılan bir kriter yoktur. Ancak, farklı bölgelerin yönergelerine veya gereksinimlerine göre minimum hava sıcaklıklarının 27 ila 35ºC arasında olduğu kabul edilir. Yaz aylarında ülkemizde birçok bölgede sınır sıcaklık değeri aşılmakta hatta bazı güneydoğu illerimizde hava sıcaklıkları 40ºC’nin üstüne çıkmaktadır. TS 13515’te ise taze baton sıcaklığının 35ºC’yi aşmaması öngörüldüğünden sıcak havanın sürdüğü bölgelerde sınır sıcaklıkların aşılması durumunda önlem almak gerekir. Sıcak hava, hazır betonda işlenebilirlik kaybına neden olur ve yalnızca taze beton performansını değil, uzun dönem dayanım ve dayanıklılığı da olumsuz etkileyebilir. Bunun başlıca nedenleri; artan sıcaklıkla hidratasyonun hızlanması, suyun daha hızlı buharlaşması ve buna bağlı erken kıvam kaybıdır. Bu nedenle karıştırma, taşıma, yerleştirme ve kür aşamalarının tümünde uygun teknik önlemler alınmalıdır. Hidratasyonun hızlanması çimento hamurunun daha çabuk rijitleşmesine ve taze betonun işlenebilirliğini kaybetmesine neden olur. Böylece karıştırmadan yerleştirme, sıkıştırma ve yüzey bitirmeye kadar geçen uygulanabilir süre kısalır. Artan kıvam kaybı uygulamayı zorlaştırır; yetersiz sıkıştırma ise boşluk oranını artırarak dayanım ve uzun dönem dayanıklılığı olumsuz etkiler. Sıcak havada; taze beton sıcaklığı, rüzgar hızı, bağıl nem, ortam sıcaklığı ve güneş ışınlarının doğrudan etkisi gibi etkenlere bağlı olarak beton yüzeyinde su buharlaşabilir; Hava sıcaklığı arttıkça buharlaşma artar. Buharlaşan su miktarı 1 kg/m2/saat değerini aşınca plastik rötre çatlaklarının oluşma olasılığı artar, bu da önlem almayı gerektirir. Sıcaklığın 5 0C artması buharlaşmayı %100 artırabilir. Beton yüzeyi güneş ışınlarına açıksa sıcaklıkla birlikte buharlaşma da artar. Plastik rötre sonucu oluşacak çatlak yoğunluğunun suyun buharlaşma hızı ile orantılı olacağı beklenir.

Aşağıdaki şekilde görüldüğü üzere; hava sıcaklığı 23 0C, havadaki bağıl nem %90, beton sıcaklığı 360C ve esen rüzgarın hızı 23 km/saat ise 1 saatte buharlaşan su miktarı yaklaşık 1,8 kg/m2/saat olur.

Şekil 1: Beton yüzeyinden buharlaşan su miktarına; hava sıcaklığının, havanın bağıl neminin, beton sıcaklığının ve esen rüzgarın etkisi

Taze betonda ağır bileşenler aşağı inerken su yüzeye çıkar ve bu su buharlaşabilir. Sıcak, kuru ve rüzgarlı havalarda buharlaşma terlemeyi aşarsa yüzey tabakası büzülür, alttaki beton ise aynı ölçüde hacim değiştirmez. Bu fark çekme gerilmelerini artırır ve plastik rötre çatlaklarına yol açabilir. Bu çatlaklar çoğu zaman taşıma gücünden çok görünüm ve dayanıklılığı olumsuz etkiler; bu nedenle yüzeydeki buharlaşma hızı kontrol edilmelidir. Yalnızca taze beton sıcaklığının kontrol edilmesi yeterli olmayıp, betonun termal çatlak oluşumuna karşı da korunması gerekmektedir. Sıcak hava koşullarında, erken yaş betonunda oluşan hidratasyon ısısı, beton sıcaklığını daha fazla yükseltebilir. Şekil 2’de görüldüğü “ortalama iç sıcaklık – pas payı derinliğindeki yüzey sıcaklığı farkı” 20 ͦC’yi aşarsa beton çatlayabilir. Şekil 2: Sıcaklık farklılıklarının etkisi

Beton içerisindeki farklı kesitlerin farklı sıcaklıklara ulaşması mümkündür, bu da betonun farklı kısımları arasında farklı hacim değişikliklerine yol açar. Bu nedenle, özellikle geniş kesitli beton elemanlarda betonun enkesiti içindeki aşırı sıcaklık farkları nedeniyle daha fazla çatlama olasılığı vardır. Tipik olarak, bir beton bileşenin içi ve yüzeyi arasındaki sıcaklık farkı 20°C, tercihen 15°C’nin altında olmalıdır. Sıcak havada beton dökerken alınması gerekli önlemler:

1. Malzemelerin ve Taze Betonun Soğutulması:

Beton bileşenleri arasında sıcaklık üzerinde kütle başına en büyük etkiye sahip olan bileşen karışım suyudur. Bu nedenle beton sıcaklığını düşürmenin en etkili yolları şunlardır:

• Buz Kullanımı: Karışım suyunun bir kısmının veya tamamının yerine buz kullanmak sıcaklık kontrolünde çok etkilidir. Buzun, karıştırma işlemi bitmeden önce tamamen erimiş olması ve mikserde homojen bir karışım sağlanabilmesi önemlidir.
• Agregaların Soğutulması: İri agregalar doğrudan güneş ışığından korunmalı ve üzerlerine soğuk su püskürtülerek ıslatılmalıdır. Bu işlem, buharlaşma yoluyla agregaları ciddi oranda soğutur.
• Sıvı Azot: Buz kullanımının yeterli olmadığı aşırı sıcak durumlarda veya döküm spesifikasyonlarındaki çok düşük sıcaklıklara ulaşılamadığında, beton karışımını hızla soğutmak için sıvı azot kullanılabilir.

Taze beton sıcaklığı teorik olarak aşağıdaki gibi hesaplanabilmektedir;

T = Taze beton sıcaklığı

Ta = Agrega sıcaklığı

Tc = Çimento sıcaklığı

Tw = Eklenen karışım suyu sıcaklığı

Twa= Agregadaki serbest nemin sıcaklığı

Genelde; Ta = Twa olarak kabul edilir

Ma = Agrega ağırlığı

Mc = Çimento ağırlığı

Mw = Eklenen karışım suyu ağırlığı

Mwa= Agregadaki serbest nemin ağırlığı

2. Kimyasal Katkıların Kullanımı:

Yüksek sıcaklıkların hidratasyonu hızlandırıcı etkisini dengelemek, priz süresini uzatmak ve şantiyede işlenebilirlik süresini artırmak amacıyla priz geciktirici katkılar kullanılabilir. Bunun yanında, uygun akışkanlaştırıcı seçimi de büyük önem taşır. Kullanılacak kimyasal katkıların TS EN 934-2’nin Ç.8, Ç.10, Ç 11.1 ve Ç 11.2 hükümlerine uygun olması gerekir.

Priz geciktirici katkılar, hidratasyonu yavaşlatarak başlangıç prizini geciktirebilir ve sıcak havada betonun işlenebilirlik süresini uzatabilir. Bu sayede, özellikle büyük dökümlerde ardışık katmanlar arasında soğuk derz oluşma riski azalır. Geciktirici olarak genellikle şeker ve türevleri kullanılır.

Süperakışkanlaştırıcılar, işlenebilirliği korurken aynı çimento içeriği için su ihtiyacını azaltabildikleri için sıcak havalarda önemli avantaj sağlar. Geciktirici ve dispersiyon etkisini birlikte gösteren türleri, kıvam kaybını sınırlayarak uygulama süresinin korunmasına yardımcı olur. Kıvam koruma performansı için özelleştirilmiş ürünler ise sıcak havada beton dökümünde daha etkili sonuçlar verebilir.

3. Mineral katkıların kullanımı

Mineral katkılar, başlıca uçucu kül, yüksek fırın cürufu, doğal puzolan ve kalker filleri gibi malzemelerdir. Portland çimentosunu kısmen değiştirmek için betonda bu malzemeler giderek daha fazla kullanılmaktadırlar. Portland çimentosuna kıyasla nispeten düşük reaktiviteleri nedeniyle, betondaki hidratasyon ısısının artışı daha az olur. Sonuçta, betonun maksimum sıcaklık değerleri düşer. Sıcak iklimlerde, beton karışım tasarımında bu ek malzemelerin içeriğinin daha yüksek olması tercih edilir

4. Buharlaşma Kontrolü ve Plastik Rötre Çatlakları

Sıcak, kuru ve rüzgarlı havalarda taze betonun yüzeyindeki suyun buharlaşması, terleme ile yüzeye çıkan suyun miktarını aştığında, yüzeyde plastik rötre çatlaklarının oluşma riski çok yüksektir. Bu durumu önlemek için:

• Beton dökülmeden önce alt zemin, kalıplar ve su emme kapasitesi yüksek olan kuru agregalar mutlaka nemlendirilmelidir.
• Beton yüzeyindeki rüzgar hızını kesmek için geçici rüzgar kırıcılar ve güneşin etkisini azaltmak için geçici gölgelikler kurulmalıdır.

5. Döküm ve Kür İşlemlerinin Hızlandırılması:

Betonun yerleştirilmesi ile kür işleminin başlaması arasındaki bekleme süreleri en aza indirilmeli; beklenmedik gecikmelerde yüzey polietilen örtülerle korunmalıdır. Yüzey bitirme işlemi tamamlanır tamamlanmaz, buharlaşmayı durdurmak için beton yüzeyi ıslak telis bezi, sisleme veya kür bileşikleri ile koruma altına alınmalıdır

Betonun Kürlenmesi:

Betonun kürlenmesinin hidratasyon reaksiyonuna yardım etmesi yanında sertleşmiş beton özelliklerine de büyük etkisi vardır. Ortam sıcaklığı uygunsa yerleştirilmiş betonda ilk birkaç gün hidratasyon oldukça hızlıdır. Betonda suyun tutulması bu dönem sırasında oldukça önemlidir. Bu nedenle özellikle ilk üç gün etkin kürleme için çok önemlidir. Çevre şartlarının etkisi (ortam sıcaklığı, bağıl nem ve rüzgar gibi) ve betonun özelliklerine göre etkin kürleme süresi arttırılabilir. Karışım suyunu belirli bir süre betonun bünyesinde tutabilmek ve yeterli kürleme yapabilmek için genelde iki yöntem uygulanmaktadır:

1.Beton Yüzeyinin Devamlı Islak Kalmasını Sağlama: Sık sık ve devamlı sulama, ıslak çuvallarla örtme, buhar verme, kum, nemli toprak veya saman sererek sürekli ıslatmak

2.Beton Yüzeyinden Su Kaybının Önlenmesi: Mastarı biter bitmez beton yüzeyini piyasadan hazır olarak temin edilebilecek sıvı kür maddeleri ile kaplamaktır.

Kürleme Metotları:

1.Su ile Kürleme Yapılması:

Su Göleti : Düz yüzeyli beton yollarda, döşemelerde ve kaldırımlarda su dolu göletler oluşturularak yapılan kürlemedir.

Su Püskürtmek: Sürekli beton yüzeyine su püskürtülmesi yöntemi ideal bir kürleme yöntemidir.  Bu işlem sırasında beton yüzeyinin kuru kalmamasına dikkat edilmelidir.

Islak Örtüler: Telis bezi veya diğer su tutucu örtüler genelde kullanılır. Örtülerin sürekli nemli tutulması sağlanmalıdır.

2.Beton Yüzeyini Örtü ile Kaplayarak Kür Yapılması:

Polietilen Örtüler: Düşey elemanlarda kalıplar söküldükten en çok yarım saat içerisinde polietilen örtüler kullanılmalıdır. Döşemelerde ise beton yeterli sertliğe ulaşılınca uygulama başlanmalıdır.

Kalıp Korunması : Kolon ve perde duvar gibi düşey elemanlarda kalıp belli miktar koruma yapar. Kolonun dış ortamla temas eden bölgesi polietilen örtü ile kaplanması gerekir.

3.Kimyasal Kür Malzemesi ile Kür Yapılması:

Taze dökülmüş beton üzerine uygulanan, oluşturduğu film tabakası ile, betonun içindeki nemi muhafaza ederek optimum dayanım gelişimini sağlayan, hızlı kurumayı engelleyerek rötreyi azaltan sıvı bir malzemedir.

Kimyasal Kür Kullanımının Avantajları:

• Sulamanın zor olduğu ve/veya kolon, kiriş, döşeme gibi yapı elemanlarında kolayca uygulanır, daha az uzmanlık ve ustalık gerektirir.
• Yüzeydeki, buharlaşma ile hızlı kurumanın neden olduğu plastik rötre çatlaklarını azaltır.
• Çuval, telis ve sulama gibi benzeri kür yöntemlerine alternatif olarak, daha etkin ve daha az işçilik isteyen bir yöntemdir.

Kaynaklar

Mehta P.K. ve Monteiro P.J.M. (2006). Concrete: Microstructure, Properties, and Materials, Third Edition, McGraw Hill, 684p.

Neville A.M. (2011). Properties of Concrete, Pearson Education Ltd., Essex, 1007p.

Lea F.M. (1970). The chemistry of cement and concrete, Arnold, London

TS 13515- TS EN 206’nın Uygulamasına Yönelik Tamamlayıcı Standard

ACI 305 – Guide to Hot Weather Concreting

Aïtcin P.C., Flatt R.J. (2016). Science and Technology of Concrete Admixtures, 668p.