Prefabrik İmalatı: Prefabrik Yapı Elemanları İmalatında Buhar Kürü Nasıl Uygulanır?

Prefabrik imalatı sırasında beton yapı elemanlarında, ilk günlerde daha yüksek ve son günlerde ise uygun kabul edilebilecek dayanımlar elde edebilmek için kullanılır. Beton kür sıcaklığının yüksek tutulması sonucunda dayanım kazanma hızı artar. Erken dayanımın yüksek olması için beton elemanlara buhar kürü yöntemi uygulanır.Bu atmosferik buhar kürü 4 ara süreden oluşacak şekilde uygulanır:

1. Bekleme süresi
2. Kontrollü sıcaklık artışı süresi
3. Maksimum kür sıcaklığının sabit tutulduğu süre
4. Kontrollü soğuma süresi

Ara sürelerin her biri betonun ilerideki dayanımı ile yakından ilgilidir. Özellikle bekleme süresinin önemli etkisi vardır. Taze betona, priz başlama süresinden daha kısa tutulan bekleme süresi uygulanırsa, beton dayanımı istenilenden daha düşük olur.

Prefabrik imalatı sırasında beyaz çimento kullanımını anlatan yazımıza buradan ulaşabilirsiniz. Daha fazla bilgi için ise Beyaz Çimento ve Prefabrik İmalatları: Teknik Avantajları adlı yazımıza göz atabilirsiniz.

Buhar Kürü Nedir? Neye Yarar?

Betonun yüksek sıcaklıklarda kür edilmesi sonucunda hidratasyon hızı artar ve ilk zamanlarda yüksek dayanım elde edilir. Bu amaçla, betonun buhar ortamında kür edilmesine dair bazı yöntemler geliştirilmiştir.

Buhar kürünün yaygın olarak uygulandığı prefabrik beton yapı elemanları, yapıdaki kullanılacağı yerden farklı bir yerde dökülmüş ve küre tabi tutulmuş ön dökümlü beton elemanlardır. Beton bloklar, beton borular, ön gerilmeli betonarme kirişler ve betondan yapılmış duvar panelleri bunlara örnek olarak gösterilebilir.

Betona buhar kürü uygulanmasındaki başlıca nedenler aşağıdaki şekilde özetlenebilir:

1. Beton, normal koşullardaki kür yöntemine göre, daha kısa süre içerisinde dayanım kazanır. O bakımdan, beton elemanlar daha erken bir zamanda kullanılabilir.
2. Kalıplara yerleştirilmiş betonun istenilen dayanıma daha kısa süre içerisinde erişebilmesi, kalıpların daha kısa süre içerisinde sökülebilmesine imkân tanır.
3. Sökülen kalıplar bir başka beton dökümünde kullanılabilir, yapılması gereken iş daha hızlı yapılabilir ve buna bağlı olarak ekonomiklik elde edilir.

Buhar Kürü Yöntemleri Nelerdir?

Betona uygulanan iki farklı buhar kürü yöntemi bulunur:

(a) Atmosferik basınçlı buhar kürü

(b) Yüksek basınçlı buhar kürü.

Bu iki yöntemden en çok uygulananı “atmosferik basınçlı buhar kürü” yöntemidir. Betonun bu yöntemle kür edileceği ortamdaki buhar atmosferik basınçtadır.

Betonun kür edilmesi işleminde, genellikle, içerisine beslenen buharı tutabilecek tarzda hazırlanmış kür odaları veya tüp olarak adlandırılan buhar tünelleri kullanılır.

Prefabrik imalatı için hızlandırılmış kürleme yöntemleri şu şekildedir:

• Betonun kür ortamına ısıtılmış hava/su buharı enjekte ederek,
• Betonun etrafına sıcak su veya buhar sirküle eden borular yerleştirerek.

Tipik bir Buhar Kürü Uygulaması Nasıl Gerçekleşir?

Normal sıcaklıkta kür uygulanan betonların dayanımları ile karşılaştırıldığında, betona uygulanan kür sıcaklığının yüksek olması, ilk günlerdeki dayanımın yüksek olmasını sağlar, ancak bununla birlikte, daha sonraki günlerdeki dayanımın daha düşük olmasına yol açar.

Hem betonun ilk günlerde kazanacağı dayanımın yüksek olmasını sağlamak, hem de daha sonraki günlerde betonun düşük dayanım göstermesini bir ölçüde engellemek amacıyla, betona uygulanan buhar kürü değişik ara sürelerle ve değişik sıcaklıklarda yerine getirilir.

Buhar kürünün toplam süresi dört ara süreden oluşur:

1. “Bekleme süresi” (Bu süre, malzemelerin karılma işleminin bittiği ve beton elemanın hazırlandığı andan, buhar kürünün uygulandığı ana kadar geçen süredir.):

• Bekleme süresinin uzunluğu, normal olarak, 3 – 5 saat arasında değişir. Bu süreçte taze beton ortam sıcaklığında bekletilir (20 C°). 

2. “Kontrollü sıcaklık artışının yer aldığı süre”:

• Sıcaklık artışı genellikle saatte 10 ºC – 20 ºC aralığında değişir. Sıcaklığın 20 C°/saat hızının üzerinde artırılması betonda termal çatlaklara yol açabilir. 

3. “Maksimum kür sıcaklığının sabit olarak tutulduğu süre”:

• Betonun nihai dayanımının dikkate değer ölçüde azalmaması için erken yaşlardaki kür işlemlerinin 65 °C üzerinde yapılmaması tavsiye edilir. Maksimum sıcaklığa eriştikten sonra beton elemanlar bu sabit sıcaklıkta bekletilir.

4. “Kontrollü soğuma süresi”:

• Maksimum sıcaklıktaki buhar kürü uygulama süresi sonunda, ortam sıcaklığı kontrollü olarak düşürülür. Şekil 1’de, atmosferik basınçlı buhar kürü için uygulanan tipik bir kür devresi gösterilmektedir.

Buhar Kürü Uygulamasında Dikkat Edilmesi Gerekenler Nelerdir?

Atmosferik basınçlı buhar kürü uygulamasında, bekleme süresi dışındaki toplam sürenin 18 saatten fazla olmaması önerilir.

• 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.
• 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.

TS EN 13369 “Öndökümlü Beton Mamuller – Genel Kurallar” standardına göre betonda mikro çatlakların ve dayanıklılık kusurlarının oluşumunu önlemek için aşağıdaki şartlar sağlanmalıdır:

• Isıl işlemin en yüksek ortalama sıcaklığı T, 40 ºC’u aştığında uygun bir ön ısıtma uygulanmalıdır.
• T, 40 ºC’u aştığında, ısıtma ve soğutma safhalarında elemanların bitişik kısımları arasındaki sıcaklık farkı 20 ºC ile sınırlandırılmalıdır.

Tüm ısıtma ve soğutma süreci boyunca ısıl işlem en yüksek ortalama sıcaklığı T, TS EN 13369 Standardı Çizelge 3’te verilen değerlerle sınırlandırılmalıdır. Ancak, belirtilen çevre etkileri altında beton dayanıklılığının sağlandığı uzun süreli tecrübeler ile gösterilirse, daha yüksek sıcaklık değerleri kullanılabilir.

Buhar Kürünün Önemi Nedir?

Prefabrik imalatı sırasında buhar kürünün faydalarını yazımızda sizin için derledik. Kısacası, betondan beklenilen dayanımı daha kısa sürede kazanmak ve betonu daha erken hizmete sokulabilmek için üretilen beton elemanlara buhar kürü işlemi uygulanır. Buhar kürü 4 aşamadan oluşur, ara sürelerin her birinin uzunluğu, betona uygulanacak maksimum kür sıcaklığı ve toplam kür süresi, betonun 28 günlük ve daha sonraki dayanımı ile yakından ilgilidir.

Optimum sonucu elde edebilmek için ara sürelerin ne uzunlukta olması ve maksimum kür sıcaklığının ne büyüklükte olması gerektiği, betonda kullanılan malzeme özeliklerine ve miktarlarına göre değişir. O nedenle bütün bu değerler önceden çok iyi tespit edilmelidir.

Atmosferik basınçlı buhar kürünün kullanılmasındaki en büyük amaç beton elemanın bir an önce dayanım kazanmasını ve böylece ekonomiklik sağlamak olduğundan, çoğu zaman buhar kürü süresi, özelikle bekleme süresi, uygulamada yeterince uzun tutulmaz. Oysa, bekleme süresinin, betonun ilerideki performansına büyük etkileri vardır. Bekleme süresinin en az betonun priz süresi kadar uzun olması gerekir.

Kullanılan Kaynaklar:

• TS EN 13369 “Öndökümlü Beton Mamuller- Genel Kurallar” Standardı
• Buhar Kürü Uygulamasında Beton Özelliklerini Etkileyen Faktörlerden Bekleme Süresinin Önemi
• Gurley E. ‘To Cure or Not to Cure’ Precast Inc. Magazine, May-June 2011
• Zemajtis J.Z. ‘Role of Concrete Curing’ Portland Cement Association
• EN 13230-1 Railway applications – Track – Concrete sleepers and bearers – Part 1: General requirements, 2009