56 Günlük Beton Basınç Dayanımı

Beton basınç dayanımının geleneksel olarak 28 gün yerine 56 günde belirlenmesi gömülü karbonu azaltabilir. Bunun için de dayanımın 56 günde belirlenmesinin tasarım üzerinde ya hiç etkisi olmamalı ya da çok az etkisi olmalıdır.

Betondaki dayanım kazanımı, çimento tipine bağlıdır. EN1992-1-1 Standardı; Sınıf R, Sınıf N ve Sınıf S olarak adlandırdığı üç farklı çimento türünü dikkate alır. R sınıfı çimentolu beton en hızlı, S sınıfı ise en yavaş dayanımı kazanır. Bu sınıflara giren tipik çimentolar Tablo 1’de verilmiştir.

Aşağıda EN1992-1-1’deki ilgili bölüm belirtilmiştir.

Tüm dünyada betonarme yapılar çoğunlukla 28 günlük dayanıma göre tasarlanır. Genel olarak betonlar 28 gün içinde kazanabilecekleri dayanımın büyük bir kısmına ulaşır ancak kazandıkları dayanım miktarı çimentonun dayanım kazanma hızı ile oldukça ilgilidir. Ancak 28 günlük basınç dayanımı, tasarım dayanımı olarak kullanılırsa daha yavaş dayanım kazanan çimentolardan elde edilen ilave dayanım kazancı hesaba katılmaz. Bu, farklı çimento sınıflarından yapılan betonların dayanımlarının karşılaştırıldığı Şekil 1’de gösterilmektedir. 28 günlük dayanım aynı olmasına rağmen 300 günde S sınıfı çimentolu betonun R sınıfı çimentolu betondan %15 daha yüksek dayanımda olduğu görülmektedir.

Dayanımın İleri Yaşlarda Belirlenmesi

Şekil 2, S sınıfı çimentolarla yapılan üç betonun dayanım kazanımını göstermektedir. İlki gerekli dayanıma 28 günde, ikinci ve üçüncü betonlar sırasıyla 56 ve 90 günde aynı dayanıma ulaşır. 28 günde gerekli dayanıma ulaşan R sınıfı çimento ile yapılan beton karşılaştırma olarak dahil edilmiştir.

28 günde, 56 günlük S sınıfı çimentolu betonun 28 günlük S sınıfı betonun dayanımının %90’ının hemen altında bir dayanıma sahip olduğu görülebilir. Benzer şekilde, 90 günlük beton, dayanımın yaklaşık %85’ine sahiptir. Yaklaşık 200 gün sonra, S sınıfı çimentodan yapılan 56 günlük beton, R sınıfı çimentoyla yapılan 28 günlük betondan daha yüksek dayanım değerine ulaşmıştır. Bu bilgiler ışığında 28 gün yerine 56 günde test edilen bir S sınıfı çimentoya sahip betonda, 15 ila 20 kg/m³ çimento tasarrufu yapılabileceği tahmin edilmektedir. S sınıfı çimentoların zaten nispeten düşük karbon içeriğine sahip olması da 5 – 10 kg/m³ gömülü karbon tasarrufuna yol açacağı anlamına gelmektedir.

Dayanım Gelişimi ve Tasarım

Yapısal tasarım kodları, numunelerin normal olarak test edildiği 28 günün ötesinde, dayanımın bir miktar artışına izin verir. Bu, kısmen sürekli yükler altında beton dayanımının azaldığı gerçeğini dengelemek içindir. EN1992-1-1’de önerilen değerler, aşağıda tartışıldığı gibi Birleşik Krallık’ta benimsenenlerden farklı bir yaklaşım içermektedir.

EN1992-1-1’de Önerilen Değerler

EN1992-1-1, “yükün uygulanma şeklinden kaynaklanan uzun vadeli etkileri ve olumsuz etkileri dikkate alan katsayı” olarak tanımlanan ve tasarım dayanımı hesaplanmasında kullanılan (α_cc) bir katsayı içerir. Bu katsayı 1 olarak önerilmektedir. Ancak dayanım değeri 28 günden sonra belirlenirse, betonun tasarım dayanımı üzerinde 0,85’lik bir azaltma katsayısı k_t kullanılır. Bu nedenle, dolaylı olarak EN1992-1-1, 28 günden daha sonraki dayanım kazanımının yaklaşık %18 olduğunu varsayar.

Birleşik Krallık Ulusal Ek Değerleri

Birleşik Krallık’ta Ulusal Ek BS PD6687’de, kesme dayanımı için 1,0 kullanılmasına izin verilmesine rağmen, eğilme ve eksenel yük için önerilen α_cc = 1,0 yerine 0,85 değeri kullanılmaktadır. 0,85 katsayısı beton tasarım dayanımına dahil edildiğinden, Birleşik Krallık Ulusal Ek, k_t‘yi 1.0 olarak alır. Beton tasarım dayanımı, α_cc ve k_t‘nin çarpımının bir fonksiyonu olduğundan, betonlar için 28 günden büyük yaşlarda tasarım basınç dayanımı, EN1992-1-1’de önerilen değerlerle Birleşik Krallık Ulusal Ekindeki aynıdır. Ancak, mantık biraz farklıdır ve BS PD6687, Birleşik Krallık’ın α_cc‘yi 0,85 olarak belirleme kararının temelini oluşturmaktadır. Birleşik Krallık Ulusal Ek değerlerinin anlamı, tasarımın EN1992-1-1’de önerilen değerlerden önemli ölçüde daha az dayanım kazancına bağlı olduğudur. Birleşik Krallık Ulusal Ekinin katı yorumu, 28 günden büyük yaşlarda beton dayanımı belirtildiğinde beton tasarım dayanımında bir azalmayı gerektirmez.

Araştırmanın Temeli

Son araştırmalar, sürekli yüklerin etkilerini dengelemek için test sırasında bunun ötesinde bir beton dayanımına ihtiyaç olduğunu ileri sürmektedir. Bu çalışma, EN1992-1-1’de önerilen değerlere benzer şekilde, gerekli güvenlik düzeyini sağlamak için basınç dayanımında %18’lik bir artış gerektiğini öne sürüyor. Ancak bazı betonların makul süreler içerisinde dayanım artışını sağlayamadığı da kaydedilmiştir. Örneğin, Şekil 1’de R çimentosu ile yapılan betonun, 1 yıl sonra 28 günlük dayanıma göre dayanımını sadece %15 arttırdığını görülmektedir. Artış küçüktür ve R çimentoları ile inşa edilen ve 28 günde test edilen yapılar uzun yıllar boyunca yeterli performans göstermiştir, ancak tasarımı R çimentolu betonlar için 56 günlük dayanım testlerine dayandırmak güvenlik faktörlerini azaltma eğiliminde olacaktır. Özet olarak Eurocode 2’de, betonun ileri yaşlarda 28 günlük dayanıma oranla %13 ila 18’i arasında bir dayanım kazanacağı varsayımı vardır. Birleşik Krallık Ulusal Ekinde, varsayılan dayanım kazancı miktarı önemli ölçüde daha düşüktür.

Uzun vadeli dayanım kazanımını hesaba katmak için betonun belirlenebileceği üç yol vardır:

1) Zamanla dayanım kazanımını onaylamak için 28 günde daha düşük bir dayanım değeri belirtilebilir. Bu yaklaşım, 56 günlük uygunluktan daha uzun vadeli mukavemet kazanımı gösterme olasılığı daha düşük olsa da, mevcut uygulamada herhangi bir değişiklik olmaması avantajını taşımaktadır. Uzun vadeli dayanım kazanımı ile ilgili riskler belirtilen dayanımdan daha yüksek bir dayanım için etkin bir şekilde tasarım yapan tasarımcıya aittir.

2) 28 yerine 56 günlük dayanım değeri referans alınabilir. BS 8500’e ve TS 13515’e göre 56 günlük beton dayanımı tarafların onayı ile kullanılabilmektedir. Beton dayanımının 56 günde belirlenmesi, uygun olmayan betonun belirlenmesinde gecikmeye neden olabilir. Bu nedenle, betonun belirtilen dayanımına 56 günde ulaşacağını doğrulamak için daha erken kontrol numunesine sahip olmak ihtiyatlı olabilir.

3) Her iki seçenek birlikte kullanılabilir. Bu iki yaklaşımı birleştirmenin çeşitli yolları vardır. Örneğin 56 günde test edilen ek bir “doğrulayıcı” numune seti ile seçenek 1 benimsenebilir.

Dayanım ve Zaman

56 günlük betonlar erken yaş dayanımını daha yavaş kazanır ve bu nedenle kalıp sökümü veya yüksek inşaat yüklerinin desteklenmesi için erken dayanım gereken durumlarda uygun olmayacaktır. Bu nedenle, daha yavaş dayanım kazanımının program üzerindeki etkisi dikkate alınmalıdır.

Kür

S sınıfı çimentoların dayanım kazanması daha uzun sürdüğü için kür prosesi dikkatlice düşünülmelidir. Eurocode’da verilen ve Şekil 1 ve 2’de kullanılan ilişkiler, >%95 nemde ve 20^oC’de kürlenen betonlara dayanmaktadır.

Hidratasyon Isısı

Daha derin dökümlerde, hidratasyon ısısı dökümden sonraki ilk birkaç gün içinde önemli bir sıcaklık artışına neden olur. Sıcaklığın artması bu dönemde dayanım kazanımını arttırır. Bununla birlikte, uzun vadeli dayanımı azalttığına dair kanıtlar da vardır. S sınıfı çimentolardan yapılan eş değer betonların sıcaklık artışı diğer çimento sınıflarına göre daha düşük olmaktadır. Ek olarak, belirli bir pik sıcaklıkta, yüksek uçucu kül veya yüksek fırın cürufu ikame seviyelerine sahip betonların uzun vadeli dayanım üzerindeki etkisinin, CEM I çimentolarına göre daha az olduğu bulunmuştur. Bu nedenle, S sınıfı çimentolar için erken termal sıcaklık artışının kontrolü önemli olmakla birlikte, sıcaklıktaki erken yaştaki artışların uzun vadeli dayanımlar üzerindeki genel etkisi, R sınıfı çimentolara göre önemli ölçüde daha azdır.

Bu yazı Tony Jones tarafından kaleme alınmış ve Concrete dergisinin Haziran 2021 sayısında yayımlanmış “Using 56 day concrete strengths” isimli makalenin çevirisidir.

Kaynaklar

1) BS EN 1992-1-1:2004+A1 2014. Eurocode 2: Design of concrete structures – Part 1-1: General rules and rules for buildings. BSI, 2015.
2) CIRIA 766. Control of cracking caused by restrained deformation in concrete. CIRIA, 2018.
3) PD6687-1:2020. Background paper to the National Annexes to BS EN1992-1, BS EN1992-1 and BS EN 1992-4. BSI, 2020.
4) Tasevski et al, “Assessing the compressive strength of concrete under sustained actions: From refined models to simple design expressions”, Structural Concrete, 2019.
5) BS 8500-1:2015+A2:2019. Concrete – Complementary British Standard to BS EN 206, Part 1: Method of specifying and guidance for the specifier. BSI, 2019.
6) BS EN13670:2009. Execution of concrete structures, BSI, 2015.

BetonveCimento.com için Patreon üzerinden destekte bulunmak ister misiniz?