Çimento Tipinin Donatı Korozyonuna Etkisi

Transkript

1 Çimento Tipinin Donatı Korozyonuna Etkisi İlker Bekir Topçu, Ahmet Raif Boğa Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Mühendislik Mimarlık Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Batı Meşelik-Eskişehir Tel: (222) E-Posta: Öz Beton içindeki çeliğin korozyonu betonarme yapıların bozulmasında ve yapısal olarak göçmesinde en önemli sebeplerden birisidir. Korozyondan dolayı yapıların göçmesini önlemek için çeşitli mineral katkılar kullanılarak geçirimsiz ve kaliteli betonlar üretilmelidir. Bu çalışmada farklı tip çimentolar (CEM II/B-M (P-L) 32.5 R ve CEM I 42.5 R) ile uçucu külsüz ve % 10, 20 oranlarında uçucu küllü (UK) olarak üretilen betonların içindeki çeliklerin korozyon performansları araştırılmıştır. Çalışmada numunelere 28 ve 180 gün olmak üzere iki farklı kür uygulanmıştır. Üretilen betonların mekanik özelikleri belirlenmiş ve ayrıca beton içine donatıların dikildiği betonarme eleman şeklinde üretilen numunelerde hızlandırılmış korozyon deneyleri yapılarak betonlarda hasar oluşum süreleri belirlenmiştir. Hızlandırılmış korozyon deneylerinden sonra betonarme elemanların içerisindeki donatı çıkartılmış ve Clarke çözeltisi ile temizlendikten sonra korozyon sonrası donatıda meydana gelen ağırlık kayıpları bulunmuştur. Ayrıca korozyona uğratılan donatılar üzerinde çekme deneyleri yapılmış ve korozyon sonrasında donatıların çekme ve akma dayanımlarındaki değişimler incelenmiştir. Yapılan çalışmaların sonucunda kompoze çimento kullanımının ve çimento yerine belli oranlarda uçucu kül kullanımının korozyona karşı dayanıklılık açısından oldukça yararlı olduğu sonucuna varılmıştır. Anahtar sözcükler: Beton, Dayanıklılık, Uçucu kül, Hızlandırılmış korozyon Giriş Betonarme dünyada kullanılan en yaygın yapı malzemesidir (Sideris ve Sava, 2005). Betonarmenin dayanıklılığı karbonatlaşma, korozyon, alkali-silika reaksiyonu ve donma-çözülme gibi çevresel şartlara bağlıdır (Sakr, 2005; Yeau ve Kim, 2005). Beton içindeki çeliğin korozyonu betonarme yapıların bozulmasında ve yapısal olarak göçmesinde en önemli sebeplerden birisidir (Saraswathy ve Song, 2007; Elsener, 2005). Beton içine gömülü çeliğin korozyonu betonarme yapıların dayanıklılığında ve servis süresinin tahmininde çok önemli rol oynar (Parthiban ve diğ., 2005). Klorür ve karbondioksit gibi zararlı maddelerin bulunduğu ortamlarda, yeterli pas payı ve iyi kaliteli beton çok az veya hiç bir bakım gerektirmeden servis süresi boyunca içindeki donatıyı korozyona karşı korumaktadır (Sideris ve Sava, 2005). Portland çimentosu ile üretilen betonlar, içerisine gönülmüş donatıları hem kimyasal olarak hem de fiziksel olarak çok iyi bir şekilde korumaktadır. Kimyasal koruma ilk önce çeliğin elektrokimyasal olarak pasif hale geldiği boşluk suyunun yüksek alkalinitesinden sağlanmaktadır. Beton kimyasal korumanın yanı sıra içerisindeki çeliğe zararlı olan klor 301

2 ve karbondioksit gibi maddelerin zararlı etkilerini geciktirerek koruma sağlar (Güneyisi ve diğ., 2007). Beton içerisine giren zararlı iyonlar örneğin klor iyonları çelik donatının yüzeyindeki doğal pasiviteyi bozar ve sıklıkla betonarme yapılarda donatının korozyonuna neden olur (Sakr, 2005). Çeliğin korozyonu sonucu pas ürünleri oluşur, bu pas ürünleri çeliğin hacminden 3-8 kat daha fazla hacme sahip olduklarından dolayı betonun içerisinde gerilmeler oluşur. Bu gerilmeler betonun çatlamasına beton pas payının dökülmesine sebep olur ve korozyonu hızlandırır (Ann ve diğ., 2006). Korozyon problemini önlemek için geçirimsiz beton üretmek, çeliği kaplamak, betonu kaplamak, katodik koruma ve korozyon inhibitörlerinin kullanılması gibi çeşitli önleyici yöntemler uygulanmaktadır. Ayrıca beton üretimi sırasında çimento yerine uçucu kül, yüksek fırın cürufu, silis dumanı gibi mineral katkılar katılarak beton geçirimliliğinin azaltılması suretiyle donatının korozyona karşı dayanıklılığı arttırılmaktadır (Gürten ve diğ., 2007; Parande ve diğ., 2006; Hossain ve Lachemi, 2004). Yapılan bu çalışmada iki farklı tip çimento ile uçucu külsüz ve % 10, 20 oranlarında uçucu küllü olarak üretilen betonların içindeki çeliklerin korozyon performansları araştırılmıştır. Üretilen betonların mekanik ve fiziksel özelikleri belirlenmiş ve ayrıca beton içine donatıların dikildiği betonarme eleman şeklinde üretilen numunelerde hızlandırılmış korozyon deneyleri yapılarak betonlarda hasar oluşum süreleri belirlenmiştir. Korozyon deneyleri sırasında her bir numuneden geçen korozyon akımları zamana bağlı olarak veri toplama sistemi vasıtası ile toplanmış ve zamana bağlı olarak korozyon akımı grafikleri oluşturulmuştur. Hızlandırılmış korozyon deneylerinden sonra numuneler içerisindeki donatılar çıkartılmış ve Clarke çözeltisi ile temizlendikten sonra korozyon sonrası donatılarda meydana gelen ağırlık kayıpları bulunmuştur. Korozyona uğratılan donatılar üzerinde çekme deneyleri yapılmış ve donatıların çekme ve akma dayanımlarındaki değişimler de incelenmiştir. Kullanılan Malzemeler Çimento ve Uçucu Kül Deneysel Çalışmalar Deneysel çalışmalarda Eskişehir Çimento Fabrikasının üretmiş olduğu TS EN standartlı CEM I 42.5 R Portland Çimentosu ve CEM II/B-M (P-L) 32.5 R Portland Kompoze Çimentosu kullanılmıştır. CEM II/B-M (P-L) çimentosu toplam olarak kütlece % oranında doğal puzolan ve kalker içermektedir. CEM I 42.5 R ve CEM II/B-M (P-L) 32.5 R nin özgül ağırlıkları sırasıyla 3.14 ve 2.85 dir. Deneylerde Tunçbilek Termik Santraline ait F sınıfı uçucu kül (UK) kullanılmıştır. Bu çimentolara ve uçucu küle ait kimyasal ve fiziksel analiz sonuçları Tablo1 de gösterilmiştir. Agregalar Deneylerde Eskişehir-Osmaneli kumu ve Söğüt Zemzemiye kırmataşları kullanılmıştır. Agregaların en büyük tane büyüklüğü 31.5 mm dir. Yapılan deneyler sonucunda kumun, kırmataş I ve kırmataş II nin özgül ağırlıkları sırası ile 2.62, 2.71 ve 2.71 olarak bulunmuştur. Sıkışık birim hacim ağırlıkları ise sırası ile 1550, 1720 ve 1770 kg/m 3 olarak bulunmuştur. Karışım granülometrisinde kum, kırmataş I ve kırmataş II sırasıyla % 35, 30 ve 35 oranlarında kullanılmıştır. 302

3 Tablo 1 Çimentoların ve uçucu külün kimyasal ve fiziksel özelikleri. Kimyasal Çimento Tipi Uçucu Bileşim, % CEM I 42.5R CEM II/B-M(P-L)32.5R Kül SiO Al 2 O Fe 2 O CaO MgO Na 2 O K 2 O SO Cl Kızdırma kaybı Çözünmeyen Kalıntı Serbest Kireç Demir Donatılar ve NaCl çözeltisi Korozyon deneylerinde kullanılan donatılı beton numunelerin hazırlanmasında 14 mm çapında nervürlü S 420a betonarme çeliği kullanılmıştır. TS 708 e göre bu çeliğin en düşük akma dayanımı 420 MPa, en düşük çekme dayanımı 500 MPa dır. Korozyon deney düzeneğindeki NaCl çözeltisinde sanayi tipi sodyum klorür tuzu kullanılmıştır. Karışım Oranları Hazırlanan beton karışımlarında CEM II/B-M (P-L) 32.5 R ve CEM I 42.5 R olmak üzere iki farklı tip çimento kullanılmıştır. Her bir çimento yerine ağırlıkça % 0, 10 ve 20 oranında uçucu külün kullanıldığı seriler üretilmiştir. Üretilen numuneler 28 ve 180 gün olmak üzere iki farklı kür süresinde tutulmuştur. 1 m 3 betonda kullanılan malzeme miktarları Tablo 2 de gösterilmiştir. Tablo 2 1 m 3 betonun karışım oranları (kg/m 3 ). Çimento Tipi UK, % Çimento Kum Kırma Taş I Kırma Taş II Su UK Çökme, cm CEM I R CEM II/B-M R *Karışımlarda bağlayıcı ağırlığının % 0.4 ü oranında süperakışkanlaştırıcı katkı kullanılmıştır. Hazırlanan Numune Tipleri ve Yapılan Deneyler Üretilen numunelerin mekanik özeliklerini belirlemek için basınç, yarmada-çekme ve korozyona karşı dayanıklılığını belirlemek amacıyla betonarme eleman şeklinde üretilen numunelerde hızlandırılmış korozyon deneyleri yapılmıştır. Basınç deneyleri 150x150x150 mm boyutlarındaki küp numuneler, yarmada-çekme deneyleri φ150x

4 mm boyutlarında silindir numuneler üzerinde yapılmıştır. Hızlandırılmış korozyon deneyleri ise içerisine φ14 lük bir donatının 250 mm lik bölümünün gömüldüğü 150 mm çapında, 300 mm boyundaki silindir numuneler üzerinde yapılmıştır. Bütün numuneler dökümden 24 saat sonra kalıplarından çıkartılmış 20 ± 2 ºC deki su havuzlarına konulmuştur. Betonarme numunelerde açıkta kalan donatılara herhangi bir koruyucu kaplama uygulanmadan numuneler su havuzlarına koyulmuştur. Su havuzlarında bekletilen numuneler üzerinde basınç ve hızlandırılmış korozyon deneyleri 28. ve 180. günlerde yapılmış yarmada çekme deneyleri ise 28. günde yapılmıştır. Hızlandırılmış Korozyon Deney Düzeneği Hızlandırılmış korozyon deneyi betonun geçirimlilik özelliği hakkında dolaylı olarak bilgi veren bir yöntemdir. Bu deney düzeneği doğru akım kapasiteli bir güç kaynağı, verilerin toplanmasında kullanılan bir data logger, içerisinde % 4 lük NaCl çözeltisi ve iki adet paslanmaz çelik plaka bulunan bir plastik kap ve deney numunesinden oluşmaktadır. Deney düzeneği Şekil 1 de gösterilmiştir. Data Logger 10Ω Güç kaynağı + _ Betonarme Eleman φ14 lük Çelik Donatı 300 mm 50 mm Plastik Kap Paslanmaz Çelik Plaka % 4 NaCl Çözeltisi 150 mm Şekil 1 Hızlandırılmış korozyon deney düzeneği. Sisteme sabit 30 volt gerilim uygulayan doğru akım kaynağının pozitif kutupuna donatı çubuğu (çalışan elektrot) ve negatif kutupuna plakalar (karşıt elektrot) olacak şekilde bağlanmışlardır. Bu devrede donatı çubuğu anot, plakalar katod ve NaCl çözeltisi de elektrolit görevini görmektedir. Hızlandırılmış korozyon deney düzeneğinde doğru akım güç kaynağına bağlı numunelere hasar oluşuncaya kadar potansiyel uygulanmıştır. Hasar oluşumları gözle kontrol edilmiştir. Hasar oluşum süreleri belirlenirken ölçüt, numune yüzeyinde veya yan yüzeylerinde mm mertebesinde çatlak oluşumu olarak belirlenmiştir. Böylece numunelerde oluşan hasar süreleri belirlenmiştir mm mertebesinde çatlak oluşumu ile ilgili numune takibe alınmış ve korozyon akımlarında ani artışları gözlemleyebilmek için deneyler bir süre daha devam ettirilmiştir. Ayrıca hızlandırılmış korozyon düzeneğinde her bir hazneden geçen korozyon akımı değerleri her 5 dakikada bir data logger tarafından toplanmış ve korozyon akımı grafikleri çizilmiştir. 304

5 Deney Sonuçları ve Değerlendirilmesi Basınç, Yarmada-çekme Dayanımı ve Hasar Oluşum Süresi Sonuçları Tablo 3 te basınç, yarmada-çekme dayanımı sonuçları ve hızlandırılmış korozyona uğratılan numunelerdeki hasar oluşum süreleri verilmiştir. Basınç dayanımı sonuçları 28 ve 180 günlük numunelerde genel olarak incelendiğinde, CEM I 42.5 R çimentosu ile üretilen numunelerin basınç dayanımı sonuçlarının CEM II/B-M 32.5 R çimentosu ile üretilen numunelerin basınç dayanımı sonuçlarından daha yüksek olduğu görülmektedir. Uçucu kül miktarının artışı ile birlikte 28 günlük basınç dayanımı sonuçlarının azaldığı görülmektedir. Bunun nedeni UK gibi mineral katkıların puzolanik reaksiyonlarını 28. günde tam olarak tamamlayamamasındandır (Erdoğan, 2003). 180 günlük bazı serilerde UK miktarının artışı ile birlikte basınç dayanımlarının arttığı görülmektedir. Her iki çimento ile üretilen betonlarda kür süresinin artması ile birlikte UK puzolanik reaksiyonlarını tamamlamış ve basınç dayanımlarında artışlar olmuştur. Tablo 3 genel olarak incelendiğinde CEM I 42.5 R çimentosu ile üretilen numunelerin yarmada-çekme dayanımları birbirine oldukça yakın çıkmıştır. En düşük dayanımlar CEM II/B-M (P-L) 32.5 R çimentosu ile üretilen serilerden elde edilmiştir. UK miktarının artışı ile birlikte CEM II/B-M (P-L) 32.5 R çimentosu ile üretilen serilerde yarmada-çekme dayanımları azalırken diğer çimento ile üretilen serilerde artmıştır. Hızlandırılmış korozyon deneyi sonrasında numuneler içinde bulunan donatılar korozyona uğramış ve numunelerde hasarlar oluşmuştur. Hasara uğrayan numunelere ait görüntüler Şekil 2 de gösterilmiştir. Korozyon ürünlerinin (pasın) hacmi, korozyonda rol alan demirin hacminden 3-8 kat daha büyük olduğundan bu pas ürünleri sertleşmiş betonun içerisinde çok büyük gerilmeler oluşturmaktadır. Artan iç gerilmeler karşısında sertleşmiş beton çatlayıp parçalanmaktadır (Erdoğan, 2003; Yüzer ve diğ., 2003; Topçu ve Boğa, 2006). Tablo 3 Basınç, yarmada-çekme dayanımı ve hasar oluşum süreleri. Basınç Dayanımı Hasar Oluşum Süresi Yar.-çekme UK MPa Saat/Gün Çimento Tipi Dayanımı % MPa günlük günlük günlük günlük / /15.33 CEM II/B-M / / R CEM I 42.5 R / / / / / / / /13.63 Şekil 2 Hasar oluşan numunelere ait görüntüler. 305

6 Tablo 3 incelendiğinde genellikle, UK miktarının ve kür süresinin artması ile birlikte hasar oluşum süreleri artmaktadır. Hasar oluşum süreleri 11 ile 17 gün arasında değişim göstermektedir. 28 ve 180 gün boyunca kür edilen numunelerin hasar oluşum süreleri incelendiğinde CEM II/B-M 32.5 R çimentosu ile üretilen numunelerden daha iyi sonuçlar elde edilmiştir. Kür süresinin uzaması ile birlikte uçucu külün kireçle reaksiyona girerek oluşturduğu CSH jeli miktarı daha da artarak betonların geçirimsizliği iyice artmıştır. Sonuç olarak betonlar daha geçirimsiz hale geldiklerinden dolayı hasar oluşum süreleri uzamıştır. Beton basınç dayanımları ile geçirimlilik arasında genel olarak bir ilişki vardır. Basınç dayanımı yüksek olan betonların geçirimliliğinin daha düşük olduğu bilinmektedir (Erdoğan, 2003; Topçu, 2006a, 2006b, 2006c). Basınç dayanımı yüksek olan ve dolayısıyla geçirimliliği düşük olan betonlara Cl - iyonları daha geç sürelerde girecek ve hasar oluşum süreleri uzayacaktır. Ancak Tablo 3 de CEM II/B-M 32.5 R çimentosu ile üretilen betonların basınç dayanımları daha düşük olmasına rağmen hasar oluşum süreleri daha uzun olarak elde edilmiştir. Ancak yapılan çalışmalarda uçucu kül, yüksek fırın cürufu, silis dumanı ve puzolanların klor iyonunu bağlayıp klor geçirimliliğini azalttığı bilinmektedir (Yeau ve Kim, 2005; Hossain ve Lachmi, 2004; Shah and Ahmad, 1994; Hussain and Rasheeduzzafar, 1994). CEM II/B-M (P-L) 32.5 R kompoze çimentosu ile üretilen betonlar yüksek oranda puzolanik reaksiyona girmemiş doğal puzolan ve uçucu kül içermeleri sebebiyle daha boşluklu ve geçirimli olmalarına rağmen, bunların klor iyonunu bağlamalarından dolayı bu betonlarda klor geçirimliliği daha düşük olmuştur. Klor geçirimliliğinin düşük olmasından ve klor iyonlarının bağlanmasından dolayı betonlarda korozyon nedeniyle oluşan hasar süreleri uzamıştır. Hasar oluşum süreleri incelendiğinde örneğin CEM II/B-M 32.5 R çimentosu ile üretilen ve 180 gün boyunca kür uygulanan serilerde UK miktarının artması ile birlikte hasar oluşum süreleri 15.33, ve gün olarak bulunurken bu seriler 28 gün boyunca kür edildiğinde hasar oluşum süreleri 12.13, 12.96, gün olarak bulunmuştur. Bu sonuçlara göre UK miktarının artması ile birlikte hasar oluşum sürelerinde belli artışlar olmuş fakat bu artış miktarları birbirine oldukça yakındır. Yapılan bir çalışmada da portland çimentosu yerine kullanılan UK miktarının artması ile birlikte numunelerde oluşan hasar sürelerinin birbirine çok yakın değerler aldığı görülmüştür (Ha ve diğ., 2007). Ancak kür sürelerinin arttırılması ile birlikte hasar oluşum sürelerindeki artışların daha anlamlı olduğu gözükmektedir. Korozyon Akımı Sonuçları CEM II/B-M (P-L) 32.5 R ve CEM I 42.5 R çimentoları ile üretilen, çimento yerine ağırlıkça % 10, 20 oranında UK kullanılan ve 28, 180 gün boyunca kür uygulanan numunelerin zamana karşılık korozyon akımı değerleri Şekil 3 ve 4 te gösterilmiştir. Şekil içindeki 32.5 ve 42.5 sayıları çimento tiplerini göstermektedir. % 0, 10 ve 20 oranları da çimento yerine kullanılan uçucu kül miktarını göstermektedir. Hızlandırılmış korozyon deneyleri her bir seri için 2 adet numune üzerinde yapılmıştır. Zamana bağlı korozyon akımı değişimleri her iki numunede de birbirine benzer davranış gösterdiğinden iki değerin ortalaması alınarak korozyon akımları elde edilmiştir. Şekil 3 incelendiğinde CEM II/B-M (P-L) 32.5 R ve CEM I 42.5 R çimentoları ile üretilen betonlarda çimento yerine kullanılan uçucu kül miktarının artması ile birlikte korozyon akımlarının azaldığı 2, 3, 5 ve 6 eğrilerinden görülmektedir. Elde edilen bu sonuçlara göre uçucu kül kullanımının oldukça yararlı olduğu gözükmektedir. Uçucu külün klor iyonlarını bağladığı yapılan çalışmalarda da belirtilmiştir (Shah and Ahmad, 1994; Hussain and Rasheeduzzafar, 1994). Uçucu kül içeren betonların başlangıçta daha düşük akım çekmesinin bir nedeni de uçucu küllü betonların elektriksel dirençlerinin daha yüksek olmasıdır. Uçucu külün klor iyonlarını bağlaması ile korozyon akımları 306

7 Şekil 3 de görüldüğü gibi azalmıştır. Örneğin CEM II/B-M (P-L) 32.5 R çimentosu ile UK katkısız olarak üretilen betonlar başlangıçta 0.05 A akım çekerken, % 20 UK katkılı betonlar 0.02 A akım çekmektedirler. CEM I 42.5 R çimentosu ile UK katkısız olarak üretilen betonlar başlangıçta sırasıyla 0.18 A akım çekerken, % 20 UK katkılı betonlar 0.06 A akım çekmektedirler. Korozyon Akımı, A. 0,30 0,20 0, %0 (1) 32.5 %10 (2) 32.5 %20 (3) 42.5 %0 (4) 42.5 %10 (5) 42.5 %20 (6) , Zaman, saat Şekil 3 Korozyon akımının zamanla değişimi (28 günlük). Şekil 4 incelendiğinde CEM I 42.5 R çimentosu ile UK katkısız olarak üretilen betonların 0.1 A in üzerinde korozyon akımı çektikleri görülmektedir. Diğer numunelerin hepsi başlangıçta 0.1 A in altında korozyon akımı çekmektedirler. Şekil 4 den görüldüğü gibi çimento yerine % 10 ve 20 oranında UK kullanımı ile korozyon akımlarının oldukça düştüğü görülmektedir. Ancak en iyi sonuçlar CEM II/B-M (P-L) 32.5 R çimentosu yerine ağırlıkça % 10 ve 20 oranında UK kullanılan ve CEM I 42.5 R çimentosu yerine ağırlıkça % 20 UK kullanılan serilerden elde edilmiştir. Korozyon Akımı, A. 0,30 0,20 0,10 0, %0 (1) 32.5 %10 (2) 32.5 %20 (3) 42.5 %0 (4) 42.5 %10 (5) 42.5 %20 (6) Zaman, saat Şekil 4 Korozyon akımının zamanla değişimi (180 günlük). 307

8 CEM II/B-M (P-L) 32.5 R çimentosu ile üretilen betonların 180 günlük kürü ile yeni CSH jelleri oluşmuş ve betonların geçirimliliği iyice azalmıştır. Bu yüzden daha az Cl - iyonu donatıya ulaşmış ve korozyon akımlarında artışlar görülmemiştir. CEM I 42.5 R çimentosu ile üretilen ve 180 gün boyunca küre uğratılan numuneler % 0, 10 ve 20 oranında UK içerdiklerinde sırasıyla 0.12, 0.08 ve 0.04 A lik korozyon akımları çekerken aynı seriler 28 gün boyunca küre uğratıldığında sırasıyla 0.18, 0.12 ve 0.09 A lik akım çekmektedirler. Bu sonuçlara göre kür süresinin artışı ile birlikte numunelerin çekmiş olduğu korozyon akımlarının azaldığı görülmektedir. Şekil 3 ve 4 teki 4 numaralı eğri ile gösterilen CEM I 42.5 R çimentosu ile UK katkısız olarak üretilen betonlarda görülen ani akım artışının nedeni bu numunelerde oluşan çatlakların 2-3 mm mertebesine ulaşması ile birlikte Cl - iyonlarının donatıya direkt olarak ulaşmasıdır. Diğer numunelerde mm mertebesinde çatlak oluşmuş ancak 2-3 mm mertebesinde çatlaklar oluşmamıştır. Deneylere son verilmeyip devam ettiriliş olsaydı bu numunelerde de bu ani artışlar gözlemlenebilecekti. Örneğin CEM II/B-M (P-L) 32.5 R çimentosu ile uçucu kül içermeyen 28 gün kür edilmiş betonda mm mertebesinde çatlak 291 saat gibi bir sürede elde edilmiş olmasına rağmen ani akım artışının gözlemlenebilmesi için deney 340 saate kadar devam ettirilmiş fakat ani akım artışı gözlemlenememiştir. Ağırlık Kaybı Sonuçları Hızlandırılmış korozyon deneyleri sonrasında hasara uğramış betonlar yarılmış ve içerisinden donatılar çıkartılmıştır. Daha sonra korozyona uğramış bu donatılar Clarke çözeltisi ile temizlenmiştir. Clarke çözeltisi 1000 ml HCl, 24 g Sb 2 O 3 ve 71.3 g SnCl 2.2H 2 O dan oluşmaktadır. Bu çözelti ile donatılarda korozyon nedeniyle oluşan pas ürünleri giderilmiştir. Sonrasında donatılar tartılmış ve oluşan ağırlık kayıpları bulunmuştur. Farklı beton karışımlarının içerisindeki donatıların korozyona uğraması sonucu oluşan ağırlık kayıpları Şekil 5 te gösterilmiştir. Ağırlık Kaybı, % günlük 180 günlük 32.5 % % % % % %20 Karışım Tipi Şekil 5 Farklı beton karışımlarında korozyona uğrayan donatıların ağırlık kayıpları. Şekil 5 genel olarak incelendiğinde çimento yerine kullanılan UK nın artması ile birlikte donatılardaki ağırlık kaybı miktarlarının azaldığı gözükmektedir. CEM I 42.5 R çimentosu ile üretilen numunelerin içinde korozyona uğrayan donatıların ağırlık kayıplarının CEM II/B-M (P-L) 32.5 R çimentosu ile üretilen numunelerin içerisinde korozyona uğrayan donatılardan daha fazla olduğu görülmüştür. Kür süresinin artması ile birlikte bazı serilerde ağırlık kayıpları azalırken bazı serilerde ise artmıştır. 308

9 Akma ve Çekme Dayanımı Sonuçları Korozyon numuneleri φ15x30 cm lik silindir numunelerin içerisine 40 cm lik donatının 25 cm lik kısmı gömülerek üretilmiştir. Bu yüzden korozyon donatının 25 cm lik kısmında oluşmuştur. Bütün donatılarda korozyon nedeniyle oluşan pas ürünleri temizlendikten sonra oluşan ağırlık kayıpları bulunmuş ve sonrasında 40 cm lik donatının 15 cm lik korozyona uğramayan kısmı kesilmiştir. Böylece 25 cm boyunda korozyona uğramış çekme deneyi numuneleri hazırlanmıştır. Bu numuneler üzerinde çekme deneyleri yapılmış ve numunelerin akma ve çekme dayanımları elde edilmiştir. Çekme deneyleri sonrasında korozyona uğramış donatıların çekme dayanımları hesaplanırken donatıların incelmiş kesiti yerine gerekli karşılaştırmaların yapılabilmesi için orijinal kesit kullanılmıştır. Akma Dayanımı, MPa günlük 180 günlük 300 Kontrol 32.5 % % % % % %20 Karışım Tipi Şekil 6 Farklı beton karışımlarında korozyona uğrayan donatıların akma dayanımı. Şekil 6 da karışım tiplerinde gösterilen kontrol ifadesinin anlamı hiç korozyona uğramayan donatı grubunu göstermektedir. Şekil 6 genel olarak incelendiğinde korozyon nedeniyle akma dayanımları kontrol grubuna göre neredeyse bütün serilerde düşmüştür. CEM II/B-M (P-L) 32.5 R çimentosunun kullanıldığı serilerde akma dayanımı düşüşlerinin daha az olduğu görülmüştür. Çimento yerine kullanılan UK miktarının artışı ile akma dayanımlarında iyileşmeler olduğu görülmektedir. Kür süresinin artması ile birliktede akma dayanımları daha iyi sonuçlar vermiştir. Çekme Dayanımı, MPa Kontrol 32.5 % % % % % %20 Karışım Tipi 28 günlük 180 günlük Şekil 7 Farklı beton karışımlarında korozyona uğrayan donatıların çekme dayanımı. Şekil 7 incelendiğinde UK miktarının ve kür süresinin artışı ile birlikte çekme dayanımlarının arttığı gözükmektedir. CEM II/B-M (P-L) 32.5 R çimentosu ile üretilen serilerde çekme dayanımlarının daha iyi olduğu gözükmektedir. CEM II/B-M (P-L) 309

10 32.5 R çimentosu ile üretilen betonların içindeki donatıların korozyon nedeniyle ağırlık kayıpları Şekil 5 de görüldüğü gibi diğer çimentolarla üretilen betonların içindeki donatılara göre daha az olmuştur. Böylece bu donatıların kesit kayıpları da daha az olmuştur ve dolayısıyla çekme dayanımları daha yüksek olarak elde edilmiştir. Sonuçlar ve Öneriler Üretilen numunelerin basınç dayanımları kür süresinin artmasıyla birlikte artmıştır. CEM I 42.5 R çimentosu ile üretilen betonlarda en yüksek basınç dayanımı sonuçları elde edilmiştir. Sonuçlar genel olarak incelendiğinde, kür süresinin ve çimento yerine kullanılan UK miktarının artması ile birlikte betonarme elemanlarda korozyon nedeniyle oluşan hasarların süresi uzamıştır. UK miktarının artması ile birlikte hasar oluşum sürelerinde belli artışlar olmuş fakat bu artış miktarları birbirine oldukça yakındır. Ancak kür sürelerinin arttırılması ile birlikte hasar oluşum sürelerindeki artışların daha anlamlı olduğu gözükmektedir. Numunelerin çektikleri korozyon akımlarına bakıldığında da uçucu kül miktarının artışı ile birlikte korozyon akımlarının düştüğü görülmektedir. Ağırlık kaybı, akma ve çekme dayanımı sonuçlarına bakıldığında da en iyi sonuçlar CEM II/B-M (P-L) 32.5 R çimentosunun içerisinde korozyona uğrayan donatılardan elde edilmiştir. Sonuç olarak beton üretiminde kullanılan çimento tipi ve uygulanan kür süresi betonların içinde gömülü donatının korozyonunu önemli ölçüde etkilemektedir. Yapılan bütün deneyler sonucunda korozyona karşı dayanıklılık açısından CEM II/B-M (P-L) 32.5 R tipi çimento kullanımının ve kür sürelerinin arttırılmasının oldukça yararlı olacağı görülmüştür. Kaynaklar Ann, K.Y., H.S. Jung, H.S. Kim, S.S. Kim, H.Y. Moon (2006) Effect of calcium nitritebased corrosion inhibitor in preventing corrosion of embedded steel in concrete. Cement and Concrete Research, Vol. 36, No. 3, pp Elsener, B. (2005) Corrosion rate of steel in concrete Measurements beyond the Tafel law. Corrosion Science, Vol. 47, pp E rdoğan, T.Y. (2003) Beton. METU Press, Ankara, Turkiye. Güneyisi, E., T. Özturan, M. Gesoğlu (2007) Effect of initial curing on chloride ingress and corrosion resistance characteristics of concretes made with plain and blended cements. Building and Environment, Vol. 42, No. 7, pp Gürten, A.A., K. Kayakırılmaz, M. Erbil (2007) The effect of thiosemicarbazide on corrosion resistance of steel reinforcement in concrete. Construction and Building Materials, Vol. 21, pp Ha, T.H., S. Muralidharan, J.H. Bae, Y.C. Ha, H.G. Lee, K.W. Park, D.K. Kim (2007) Accelerated short-term techniques to evaluate the corrosion performance of steel in fly ash blended concrete. Building and Environment, Vol. 42, pp Hossain, K.M.A. and M. Lachemi (2004) Corrosion resistance and chloride diffusivity of volcanic ash blended cement mortar. Cement & Conc. Res. Vol. 34, pp H ussain, S.E., Rasheeduzzafar (1994) Corrosion resistance performance of fly ash blended cement concrete. ACI Materials Journal, Vol. 91, No. 3, pp

11 Parande, A.K., B.R. Babu, M.A. Karthik, K.K.D. Kumaar, N. Palaniswamy (2006) Study on strength and corrosion performance for steel embedded in metakaolin blended concrete/mortar. Construction and Building Materials (Article in press) Parthiban, T., R. Ravi, G.T. Parthiban, S. Srinivasan, K.R. Ramakrishnan, M. Raghavan (2005) Neural network analysis for corrosion of steel in concrete. Corrosion Science, Vol. 47, pp Sakr, K. (2005) Effect of cement type on the corrosion of reinforcing steel bars exposed to acidic media using electrochemical techniques. Cement and Concrete Research, Vol. 35, pp Saraswathy, V. and H.W. Song (2007) Improving the durability of concrete by using inhibitors. Building and Environment, Vol. 42, No. 1, pp Shah, S.P., S.H. Ahmad (1994) High performance concretes and applications. Hodder Headline Group, London. Sideris, K.K. and A.E. Sava (2005) Durability of mixtures containing calcium nitrite based corrosion inhibitor. Cement & Concrete Composites, Vol. 27, pp Topçu, İ.B., A.R. Boğa (2006) Uçucu küllü betonlarda donatı korozyonunun hızlandırılmış yöntem ile araştırılması. 3. Ulusal Yapı Malzemesi Kongresi ve Sergisi, İstanbul, Turkiye, s Topçu, İ.B. (2006a) Beton. Uğur Offset, Eskişehir, Turkiye. Topçu, İ.B. (2006b) Beton Teknolojisi. Uğur Offset, Eskişehir, Turkiye. Topçu, İ.B. (2006c) Yapı Malzemesi ve Beton. Şahvar Offset, Eskişehir, Turkiye. Yeau, K.Y. and E.K. Kim (2005) An experimental study on corrosion resistance of concrete with ground granulate blast-furnace slag. Cement and Concrete Research, Vol. 35, pp Yüzer, N., F. Aköz, N. Özhendekçi (2003) Korozyon nedeni ile beton örtüyü çatlatan donatıdaki kesit kaybının belirlenmesi. İMO Teknik Dergi, Cilt 14, s

12 312