Soğuk hava koşullarında rusya normlarına göre betonarme imalatlarda kızıl ötesi ışıma kullanımı
The use of infrared radiation in rough construction under cold weather conditions according to russian standards
Yazar: SİBEL YALÇIN
Danışman: ÖĞR. GÖR. FEYZİ HAZNEDAROĞLU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Soğuk iklim koşulları Rusya'da inşaat sürecinin en temel zorluğudur. Çalışmanın amacı;  soğuk hava koşullarında imalat yaparken uygun sıcaklık koşullarında ve Rus standartlarında, iş sağlığı ve işçi güvenliğini ön planda tutacak şekilde, imalatı en hızlı şekilde sürdürmeye yardımcı olabilecek, aynı zamanda maliyetide düşürerek, kaba inşaatta öngörülen kaliteyi sağlamak için kızıl ötesi ışıma yöntemini beton üretim sürecinin temel problemi olan beton ısıtmada kullanmaktır.
Beton ısıtması beton mukamet değerlerini, priz alma süresi gibi kalite faktörleriyle ilişki olduğundan çalışma konusu kalite başlığında incelenmektedir.
Çalışma Rusya'da inşaat yapan bir Türk firmasının şantiyelerinden biri bünyesinde yürütülmüştür. Şantiye de yaşanan problemler ve proje yönetim kriterlerinden maliyet, planlama, İSG ve kalite düşünülerek, değişkenler belirlenmiş ve kullanım yöntemini belirlemek amacı ile denemeler yapılmıştır. Seçilen değişkenler; hava sıcaklığı, ısıtma süresi, branda vb.malzeme ile çalışma alanının kapalı olup olmaması, uygulama mesafesi ve malzeme özelliğinden oluşmaktadır.  
Kar ve buz olmadığında kalıp altı ısıtmada, kolon yada perdede 1,5 ya da 2 kW'lık kızıl ötesi ışıma kullanılırken, döküm öncesi karı, buzu eritmek için 2 kW'lık kızıl ötesi ışıma ile istenen +35C'lik sıcaklıklara ulaşılabilmesi için yeterli olmamış, 6kw'lık ısıtıcılarla istenen yüzey sıcaklığına erişilebilmiştir. 6kW'lık kızıl ötesi ışıma ile çok daha kısa sürede (1-2 saatte) karı, buzu erittiği gibi kalıp ve donatı sıcaklığını da kızıl ötesi ışımanın direkt vurduğu yüzeylerde +45C'lerde kadar çıkardığı ölçülmüştür. 
Kolonlarda; hava sıcaklığı -10C'nin altına düştüğünde 4 köşeye şekilde görüldüğü gibi  80cm ile 100 cm arasında mesafeden yerleştirilir. Hava sıcaklığı -10C ile 0C arasında olduğunda her yüzeye bir 1 adet kızıl ötesi ışıma cihazı bakacak şekilde 80cm ile 100 cm arasında yerleştirilir, hava sıcaklığı 0C ile +5C arasında olduğunda  sadece çapraz köşelerden 1 adet 2'şer adet 2 kw' lık kızıl ötesi ışıma cihazının 80cm ile 100 cm arasında yerleştirilmesi yeterli olmuştur.
Döşemelerde; döşeme altından 80 cm uzaklıkta kızıl ötesi ışıma cihazının yerleşimi yapılabilir. Kızıl ötesi ışımanın etki alanı, cihazın köşelerininden 45'lik  bir açı yapacak şekilde belirlenir. Hava sıcaklığı -15C'nin altına düştüğünde döşeme altında 10 m2'ye 1 adet 6 kW'lik kızıl ötesi ışıma ünitesi yerleştirilir, hava sıcaklığı   -15C ile 0C arasında olduğunda döşeme altında 12-13 m2'ye 1 adet kızıl ötesi ışıma ünitesi yerleştirilir, hava sıcaklığı 0C ile +5C arasında olduğunda döşeme altında 15-17 m2'ye 1 adet kızıl ötesi ışıma ünitesi yerleştirilmesi yeterli olmuştur.
Perdelerde; perdelerin geometrik şekline dikkat etmek gerekecektir. 3 metre genişliğe 1 adet kızıl ışıma ünitesi gelecek şekilde ekipman yerleşimi yapılmasının uygun olduğu görülmüştür. 
Değerlendirme kriterleri önem sırasına göre konduğunda en önemli konunun iş sağlığı ve güvenliği ile doğal çevreyi kirletmeme olduğu söylenebilir. Bu kriterde tartışılmasız kızıl ötesi lamba yangın riskinin düşük olmasından, etrafa zehirli gazlar yaymamasından tercih sebebidir. Geçmişte yaşanan beton kalitesi problemleri düşünüldüğünde, homojen bir ısıtma açısından kızılötesi cihaz tercih edilebilir, lakin  -15⁰C' den daha düşük sıcaklıkta ısımak cihazlarla kombine edilmiş şekliyle sistem daha verimli çalışmaktadır. Uygulama kolaylığı unsuru açısından değerlendirildiğinde, kızıl ötesi cihazlarda da özen gösterilemesi gereken hafif ve kırılgan bir ekipman olduğu unutulmamalıdır. Kızılötesi araçlar, mazot ile ısımak cihazları gibi ortama zararlı mazot kokuları yaymadığı, yakıt donması, yakıtın bitmesi gibi problemler yaşatmadığından yine tercih sırasında öne geçmektedir. Tez çalışmasında baz alınan soğuk havada ısıtma ile beton imalat kalitesi yükseltmeye yönelik sistemi kullabilmek için şu şartlar sağlanmalıdır: Proje çalışanlarının değişime ve gelişime açık olmalıdır. Elektrik grubu yeterli bir kadroya sahip olmalıdır. Kullanılacak kızıl ötesi ışıma sayısına göre şantiye elektriği yeterli kw enerjiyi sağlamalıdır. Sistemi denetleyecek bir kalite kontrol grubu olmalıdır. Maliyet açısından değerlendirildiğinde ısımak yöntemine göre %24,71 daha az bir maliyetle yapılabilir olduğu hesaplanmıştır. Sistem seçimi ve uygulama kriterleri değiştirilip geliştirilerek optimizasyona gidilebilir.

Abstract:
In the construction industry; while providing significant benefits from advances in both equipment and method of construction technology and also management technologies, basic labor can not survive without the manpower-intensive sectors. Unless machines is not for construction large structures such as shopping malls, skyscrapers and dams not so possible. However, the sector largely manpower must be used.This is a fact that must be accepted in the labour intensive sector, made perfect construction like on paper drawing and doing a job in quality standards which calculated with formulas companies need for the system which include high  details  to control the entire process.
The principle of the international study Turkish construction sector  was able to purify the traditionalist construction logic that can adapt to this change, they employment people who principle  innovation and development and so  growing fast and  is continuing development with the budget they allocate to innovation. In this way, the construction contractor of Turkish firms in the world rises to the top as the construction industry and also the construction of hundreds of large structral are performed in many countries of the world.
Russia is one of the leading countries in the international contracting services, in many different projects in the country is complemented by the Turkish producer.Due to the cold climate in Russia is fairly difficult works according to the conditions in Turkey. As each country has different standards in Russia has own standard and is dominated by these cold air to anyone who aim to make high-quality production, this way of working will help us.
The main difficulty of construction process in Russia is cold climate conditions. The aim of this research is to apply infrared radiation method for concrete heating, which is the main problem of the reinforced concrete produce process, in appropriate temperature and Russian standards while working in cold weather circumstances, in a way that considers occupational health and safety, in order to maintain the construction in the fastest way and at the same time to decrease the cost and to provide predicted quality for rough construction. 
In this study, Employees producer company in Russia in the sector of concrete production processes related to air temperature is an important factor affecting the work programs described in full detail and more sustainable than the current system has been described a new system of making new work on experiments and observations have been made in comparison with the old system.
+5⁰C be less than the air temperature, which means winter conditions in Russia, regardless of the material used for manufacturing of construction temperature should be minimum + 2⁰C. The main problem at this point; serious difficulties to achieve the desired high strength concrete in cold weather conditions is experienced. The temperature of the winter heating season, hours are made to remove these values are expected to manufacturing. This is extend the work period. Also the work done by the area and this area should be associated with the ambient temperature of + 5⁰C + 15⁰C. Becasue of these conditions operation time  and also cost increase. This is a problem that does not use an improved standard model on 21 construction sites studied to solve seen, the results of the heating means used in the continuation of manufacturing to testing, it was observed that systematic conducted a process unmonitored heating application.
Make uncontrolled heating without being connected to any system, taking strength from the opening of the concrete formwork, then the low-strength structural elements necessary to reheat or make strengthening is caused by inability of the projects completed in the prescribed time. This situation increases the costs of the project and resulted in a serious decline in the profitability of the contractor. Therefore, the priority issues to be solved in the construction of rough concrete or manufacturing any manufacturing while providing the necessary heat-resistance relationship is essential.
In addition to the existing not standardized system often carries a large risk in terms of safety is the fire exit. The smoke of burning diesel as well as high cost of diesel also is working with the heating device used to spread the work environment is causing them to various respiratory problems and gas poisoning.
To summarize the purpose of this study, while producing a solution to the low resistance risk in the production of concrete on the existing system of construction project management through value engineering point of view in terms of other components (safety, cost, time and quality management) is to provide performance improvements. Occupational safety, workers and safer in terms of environmental health, less cost of existing heating system, easy to use, examine the business speed and strength building a new heating pattern as scientific and create a standard model is for quality management in cold weather conditions.
The concept of concrete heating is studied in concrete quality topic because of its direct effect on quality factors such as concrete resistance and setting duration.
This research is conducted in the site of a Turkish company, which works in Russia. The variables are determined by considering the possible site problems and 4 of project management criteria (cost, planning, occupational health and safety, quality) and experiments are done to determine the usage method. The chosen variables are weather temperature, heating duration, covering condition of the particular area, application distance and property of the material.
It is observed that, 2 kW infrared radiation which is applied for the condition of absence of snow and ice on column or beam, is not enough to reach to +35°C goal for beneath formwork heating in order to melt the snow and ice before pouring. The requested surface temperature is achieved by 6 kW heaters. The snow and ice were melted in a very shorter duration (1-2 hours) and the temperature of formwork and reinforcement was reached to 45C on the surface which absorbs the radiation directly by 6 kW infrared radiation.
Infrared radiation devices are located on each four corners of the beams with 80-100 cm distance when the weather temperature is below -10C. The devices are located on each four surfaces of the beams with 80-100 cm distance when the weather temperature is between -10C and 0C. Finally, the devices are located on two cross corner with 80-100 cm distance when the weather temperature is between 0C and +5C.
When it comes to floor applications, infrared radiation devices are located under the floor with 80 cm distance. The effective area of infrared radiation is determined by 45 angle from the corners of the device. The infrared radiation devices were located below the floor as one 6 kW device per 10m2 area when the weather temperature is below -15C. The devices were located as one device per 12-13 m2 when the weather temperature is between 15C and 0C. The devices were located as one device per 15-17m2 when the weather temperature is between 0C and +5C.
It is essential to consider the shape of the wall for heating of reinforced concrete wall applications. It is observed that locating one infrared radiation device per 3 meter width is enough to get appropriate results.
When evaluation criteria is sorted by the level of importance, it can be said that the most important subjects are occupational health & safety and keeping the environment clean. For these criteria, infrared radiation method is preferred due to low flame risk and zero poisonous gas emission of the infrared lamp.  When it is considered quality problems of reinforced concrete in the past, the device can be preferred for homogenous heating. However, the system works more efficient with the combination of ısımak devices for the temperatures below -15⁰C. In the view of difficulty of application, it should not be forgotten that infrared devices are light and fragile equipments which requires high level of caution. Infrared devices are more preferable rather than ısımak devices because of not having handicaps such as releasing smell of fuel, freezing risk of the fuel and running out of the fuel.
These circumstances should be provided in order to use the heating system for cold weather conditions which increases the quality of the reinforced concrete producing process as mentioned in the thesis: 
•	Collaborators of the project should be open to change and development.
•	The electricity team should have enough members.
•	The site electricity should meet the kW requirement according to the number of infrared radiation devices. 
•	A quality assurance team should be employed to check the system.
It is calculated that the system costs 24,71% less than conventional ısımak method. It is possible to optimize the method by adjusting preferences and application criteria.