Ana Sayfa / Yazılar / Yapı Malzemeleri MLZ-03
Puzolanlar, Hidratasyon Isısı ve Olgunluk: Beton Ne Zaman Hazırdır?
Bir döşemenin kalıbı ne zaman alınabilir? Cevap takvime değil betonun sıcaklık geçmişine bağlıdır: Soğuk havada aynı dayanıma ulaşmak iki katı sürebilir. Puzolanlar bu tabloyu bir kez daha değiştirir: Isıyı azaltır, dayanıklılığı artırır, ama erken dayanımı yavaşlatır.
1. Isı: hidratasyonun yan ürünü
Çimentonun suyla tepkimesi ekzotermiktir: Hidratasyon sırasında ısı açığa çıkar. İnce bir döşemede bu ısı çevreye hızla dağılır. Ama kalın bir temel ya da baraj gibi bir kütle betonunda iç kısım ısınırken yüzey soğur. İç ile yüzey arasındaki sıcaklık farkı, yüzeyde çekme gerilmesi yaratır ve beton henüz genç ve zayıfken çatlamaya yol açabilir. Kütle betonunun tasarımında asıl soru, dayanımdan çok bu sıcaklık farkının nasıl sınırlanacağıdır.
2. Puzolanlar ne yapar?
Puzolanlar (uçucu kül, silis dumanı, doğal puzolanlar) kendi başlarına bağlayıcı değildir. Çimento hidratasyonunun yan ürünü olan kalsiyum hidroksitle tepkimeye girer ve ek bağlayıcı ürünler (C-S-H) oluştururlar. Bunun üç sonucu vardır:
- Daha az ısı, daha yavaş: Puzolanik tepkime çimento hidratasyonundan yavaştır ve ısıyı zamana yayar. Bu, kütle betonu için büyük bir avantajdır.
- Daha sık bir yapı: Ek bağlayıcı ürünler kılcal boşlukları doldurur; klorür difüzyon katsayısı belirgin biçimde düşer (bkz. MLZ-02).
- Daha yavaş erken dayanım: Dayanımın önemli bir kısmı daha geç kazanılır. Bu, kalıp alma ve yükleme zamanlamasını doğrudan etkiler.
3. Olgunluk: sıcaklık × zaman
Hidratasyon sıcaklıkla hızlanır. Olgunluk yöntemi bunu tek bir büyüklükte toplar. Nurse–Saul yaklaşımında (ASTM C1074), 20 °C'deki eşdeğer yaş şöyledir:
Yani 5 °C'de kür edilen bir beton, 20 °C'dekinin yarı hızında olgunlaşır: (5 + 10) / (20 + 10) = 0,5. 30 °C'de ise 1,33 kat hızlı.
4. Dayanım nasıl gelişir?
EN 1992-1-1, 20 °C'de dayanımın zamanla gelişimini şöyle verir (Denk. 3.2):
s, çimentonun dayanım kazanma hızına bağlıdır: hızlı (R sınıfı) 0,20, normal (N) 0,25, yavaş (S) 0,38. Normal bir çimentoyla beton, 28 günlük dayanımının %70'ine eşdeğer yaşla 4,8 günde ulaşır; yavaş dayanım kazanan bir çimentoyla 7,5 günde.
5. Soğuk havanın bedeli
Olgunluk ve dayanım bağıntıları birleştirildiğinde, %70 dayanıma ulaşma süresi kür sıcaklığına göre şöyle değişir:
| Kür sıcaklığı | Eşdeğer yaş katsayısı | %70 dayanıma süre, s = 0,25 (gün) | %70 dayanıma süre, s = 0,38 (gün) |
|---|---|---|---|
| 5 °C | 0,50 | 9,5 | 14,9 |
| 20 °C | 1,00 | 4,8 | 7,5 |
| 30 °C | 1,33 | 3,6 | 5,6 |
5 °C'de normal bir çimentoyla süre 9,5 güne çıkar; yavaş dayanım kazanan bir çimentoyla 14,9 güne. Kışın kalıbı "yazın olduğu gibi bir hafta sonra" almak, betonun gerekli dayanıma ulaşmadan yüklenmesi demek olabilir. Galerideki olgunluk grafiği bu hesabı etkileşimli olarak gösterir.
6. Belirsizlik ve sınırlar
- Parametreler temsilîdir. T0 ve s değerleri tipik değerlerdir; ASTM C1074, olgunluk yönteminin sahada kullanılmadan önce o beton karışımı için laboratuvarda kalibre edilmesini öngörür.
- Sıcaklık iç sıcaklıktır. Hesaba girmesi gereken, hava sıcaklığı değil betonun kendi sıcaklığıdır; kalın elemanlarda hidratasyon ısısı nedeniyle havadan belirgin biçimde yüksek olabilir.
- Donma ayrı bir risktir. Bu bağıntılar, betonun erken yaşta donmadığını varsayar; genç betonun donması, olgunlukla telafi edilemeyen kalıcı hasar bırakabilir.
Yazıdaki bütün değerler tests/v582-consolidation-maturity.test.js ile denetlenir.
Kaynaklar
- ASTM C1074 — Standard Practice for Estimating Concrete Strength by the Maturity Method.
- EN 1992-1-1 (TS EN 1992-1-1) — Madde 3.1.2(6), Denk. (3.2): βcc(t) ve s katsayıları.
- Mehta, P. K. ve Monteiro, P. J. M. (2014). Concrete: Microstructure, Properties, and Materials, 4. baskı, Bölüm 6 ve 13 (mineral katkılar, kütle betonu). McGraw-Hill.
Yazıdaki sayılar kapalı form bağıntılarla hesaplanmış ve belirtilen testle denetlenmektedir.